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WO2025047085A1 - Mesh, water electrolysis device, and fuel cell - Google Patents

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WO2025047085A1
WO2025047085A1 PCT/JP2024/023341 JP2024023341W WO2025047085A1 WO 2025047085 A1 WO2025047085 A1 WO 2025047085A1 JP 2024023341 W JP2024023341 W JP 2024023341W WO 2025047085 A1 WO2025047085 A1 WO 2025047085A1
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WO
WIPO (PCT)
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mesh
edge
skeleton
current collector
less
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
PCT/JP2024/023341
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French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
正利 真嶋
斉 土田
一樹 奥野
昂真 沼田
一成 宮元
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to AU2024287263A priority patent/AU2024287263A1/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Definitions

  • Patent Document 1 Metal meshes have traditionally been used in electronic devices and water electrolysis electrodes.
  • FIG. 1 is a plan view of a mesh according to a first embodiment.
  • 2 is an end view of the support portion of the mesh of the first embodiment as viewed from the direction of the arrows II-II in FIG.
  • FIG. 3 is an end view of a node portion of the mesh of the first embodiment as viewed from the direction of the arrows III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing the mesh of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view of the mesh of the second embodiment.
  • FIG. 6 is an end view of the mesh of the second embodiment as viewed from the direction of the arrows VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method for manufacturing a mesh according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view of a mesh according to a first embodiment.
  • 2 is an end view of the support portion of the mesh of the first embodiment as viewed from the direction of the arrows II-II in FIG.
  • FIG. 8 is a plan view of a mesh according to a first modified example of the second embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view of a mesh according to a second modified example of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view of a mesh according to a third modified example of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view of a mesh according to a fourth modified example of the second embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view of a mesh according to a fifth modified example of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic partial cross-sectional view of a water electrolysis apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic partial cross-sectional view of a fuel cell according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic partial cross-sectional view of a cell of a fuel cell according to the fourth embodiment.
  • metal meshes have been used as water electrolysis electrodes. Metal meshes are required to have excellent mechanical strength and low electrical resistance. However, in meshes formed by weaving drawn metal wires, the warp threads (metal wires) and weft threads (metal wires) are only in contact with each other at their intersections. Therefore, it has been difficult to achieve excellent mechanical strength and low electrical resistance with such meshes.
  • a mesh according to one embodiment of the present disclosure is comprised of a skeleton having a plurality of struts and a plurality of nodes. Each of the plurality of nodes connects two or more of the plurality of struts.
  • the skeleton comprises a skeleton body and an interior surrounded by the skeleton body.
  • the skeleton body consists essentially of nickel or a nickel alloy.
  • two or more struts are integrated at the nodes. This provides the mesh with better mechanical strength and lower electrical resistance.
  • the surface irregularities of the mesh are reduced. Components adjacent to the mesh are prevented from being broken through by the mesh. If the component is an insulating component such as a diaphragm in a zero-gap water electrolysis cell, the insulating properties of the insulating component can be ensured.
  • the content of the first atom in the skeletal body may be 0 ppm or more and 100 ppm or less by mass, and the first atom may be at least one atom selected from the group consisting of phosphorus atoms and boron atoms.
  • the melting point of nickel or the nickel alloy is lowered by the reducing agent components that are inevitably mixed in during the reduction of the first atoms. As a result, the mesh has better mechanical strength and lower electrical resistance.
  • the inside may be hollow. Therefore, it is possible to provide a mesh that has superior mechanical strength, lower electrical resistance, and is lighter in weight. In addition, by rolling the mesh, the thickness of the mesh can be easily adjusted.
  • the mesh can be easily attached to a member adjacent to the mesh (e.g., a diaphragm of a water electrolysis cell).
  • the inside may be made of an alkali-resistant resin or an alkali-resistant carbon fiber.
  • the mesh has better alkali resistance. Because the inside of the skeleton is solid, the mesh has better mechanical strength.
  • the mesh can be suitably used as a water electrolysis electrode in a water electrolysis device that uses a strong alkaline solution.
  • the alkali-resistant resin may be at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyester, nylon, and polytetrafluoroethylene.
  • the mesh has better alkali resistance. Because the inside of the skeleton is solid, the mesh has better mechanical strength.
  • the mesh can be suitably used as a water electrolysis electrode in a water electrolysis device that uses a strong alkaline solution.
  • the opening ratio of the mesh may be 0.2 percent or more and 80 percent or less.
  • the mesh has an opening rate of 0.2 percent or more, so that the mesh can pass through liquids and gases.
  • the mesh can be suitably used for water electrolysis electrodes in water electrolysis devices that use strong alkaline solutions.
  • the mesh has an opening rate of 80 percent or less, so that the mesh has superior mechanical strength.
  • the average circular equivalent diameter of each of the plurality of support parts in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of each of the plurality of support parts may be 0.007 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the mesh has a first edge, a second edge opposite the first edge, a third edge, and a fourth edge opposite the third edge.
  • the third edge and the fourth edge are connected to the first edge and the second edge, respectively.
  • the skeleton may have a lattice shape.
  • Each of the multiple filaments constituting the lattice may extend from one of the first edge, the second edge, the third edge, and the fourth edge to another of the first edge, the second edge, the third edge, and the fourth edge.
  • the minimum value of the ratio of the length of the portion of each of the multiple filaments where the grooves are not formed may be 10 percent or more.
  • a water electrolysis device includes a current collector, a diaphragm, and an electrode disposed between the current collector and the diaphragm. At least one of the electrodes or the current collector is formed from any one of the meshes described above in [1] to [10].
  • the uniformity of the flow of the aqueous solution in at least one of the electrodes or current collectors can be improved.
  • the discharge of gas generated within the water electrolysis device is promoted.
  • the performance of the water electrolysis device can be improved.
  • a second ratio D4/D3 of the second length D4 of the interior 3 to the first length D3 of the interior 3 may be 0.1 or more and 1.0 or less.
  • the first length D3 of the interior 3 is the length of the interior 3 in the in-plane direction of the mesh 1 in the central cross section of the one strut section 6.
  • the second length D4 of the interior 3 is the length of the interior 3 in the thickness direction of the mesh 1 in the central cross section of the one strut section 6.
  • a dough is prepared.
  • the dough may be prepared by purchasing a commercially available product, or may be prepared by manufacturing the dough by a conventionally known method.
  • the fabric may be made of the above-mentioned alkali-resistant resin or alkali-resistant carbon fiber. Carbon fiber is conductive. Therefore, if the fabric is made of alkali-resistant carbon fiber, step S2 described below may be omitted.
  • a conductive coating layer is formed on the surface of the fabric.
  • a conductive paste is applied to the surface of the fabric.
  • the solvent is evaporated from the conductive paste.
  • the conductive carbon particles may be 3 parts by mass or more and 50 parts by mass or less per 100 parts by mass of the solvent.
  • the solvent include water.
  • the conductive carbon particles include natural graphite and artificial graphite.
  • conductive means “electrically conductive”.
  • Step S5 is a rolling process carried out to adjust the thickness of the mesh 1.
  • the mesh 1 having the hollow skeleton 5 obtained in step S3, or the mesh 1 having the hollow skeleton 5 obtained in step S4 is rolled.
  • the internal length of the mesh 1 in the thickness direction is reduced, and the thickness of the mesh 1 is reduced.
  • the internal length of the mesh 1 in the thickness direction is smaller than the internal length in the in-plane direction of the mesh 1. In this way, the thickness of the mesh 1 is adjusted.
  • composition of plating bath Salt (aqueous solution): Nickel sulfamate (the plating bath contains nickel at the concentration shown in Table 2) Boric acid: as shown in Table 2 pH: as shown in Table 2 (Electrolysis conditions) Temperature: 60°C Current density: 10A/ dm2 Anode: Nickel pellet anode Time: Adjusted according to the metal type and coating weight.
  • the heat treatment process includes a roasting process in which the resin is burned in an air atmosphere, and a reduction process in which the metal components on the surface of the skeleton oxidized in the roasting process are reduced in a reducing atmosphere. Note that when “-" is written in the "Temperature [°C]” and “Time [min]” columns of the "Heat Treatment Process” column in Table 2, it means that the heat treatment process was not performed.
  • the nickel wires are merely crossed, and are not connected to each other by metallic bonds. Therefore, in sample 101, no nodes are formed, and there are no supports connecting the nodes (see Table 3).
  • composition of plating bath Salt (aqueous solution): Nickel sulfamate (containing 90 g/L of nickel in the plating bath) Boric acid: 20g/L pH: 4 (Electrolysis conditions) Temperature: 60°C Current density: 10A/ dm2 Anode: Nickel pellet anode Time: Adjusted according to the metal type and coating weight.
  • the mesh of sample 103 was prepared by the following method. First, a conductive paste was prepared by dispersing 10 parts by mass of artificial graphite (conductive carbon particles) as a raw material containing carbon atoms in 100 parts by mass of water (solvent) using an acrylic adhesive and artificial graphite (conductive carbon particles). Next, the conductive paste was applied to the surface of a polypropylene single fiber having a wire diameter of 180 ⁇ m. Next, the conductive paste was vacuum dried at 80° C. for 0.1 hours. Water (solvent) was volatilized from the conductive paste to obtain a conductive single fiber.
  • a conductive paste was prepared by dispersing 10 parts by mass of artificial graphite (conductive carbon particles) as a raw material containing carbon atoms in 100 parts by mass of water (solvent) using an acrylic adhesive and artificial graphite (conductive carbon particles). Next, the conductive paste was applied to the surface of a polypropylene single fiber having a wire diameter of 180 ⁇ m. Next, the conductive paste was vacuum dried at
  • nickel plating was performed on the conductive single fiber with the following plating bath composition and electrolysis conditions so that the average thickness of the plating was 5 ⁇ m.
  • the average thickness of the plating was determined by measuring the shortest distance from the surface of the single fiber to the surface of the plating at each of five arbitrary locations of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the conductive single fiber plated with nickel, and calculating the average value of the shortest distances at the five locations.
  • composition of plating bath Salt (aqueous solution): Nickel sulfamate (containing 90 g/L of nickel in the plating bath) Boric acid: 20g/L pH: 4 (Electrolysis conditions) Temperature: 60°C Current density: 10A/ dm2 Anode: Nickel pellet anode Time: Adjusted according to the metal type and coating weight.
  • the nickel-plated monofilaments were woven in a plain weave to obtain a mesh intermediate having the following pitch and mesh size.
  • the mesh intermediate was then heat-treated at 1000°C for 30 minutes to obtain the mesh of sample 103.
  • the nickel-plated monofilaments are merely crossed, and are not connected to each other by metallic bonds. Therefore, in sample 103, no nodes are formed, and there are no supports connecting the nodes (see Table 3).
  • the meshes of Samples 1 to 21 correspond to examples of this embodiment.
  • the meshes of Samples 101 to 103 correspond to comparative examples. It was found that the meshes of Samples 1 to 21 have exceptionally superior mechanical strength compared to the meshes of Samples 101 to 103.
  • the electrical resistance of the mesh was determined by the following method. For each sample, a square mesh with a side length of 5 cm was prepared. The part of the square mesh that was 5 mm inside in the vertical and horizontal directions from the first corner of the mesh was clamped by a first clip terminal. The part of the square mesh that was 5 mm inside in the vertical and horizontal directions from the second corner of the square mesh that was diagonally opposite the first corner was clamped by a second clip terminal. A current was passed between the first clip terminal and the second clip terminal, and the electrical resistance of the mesh was measured using a "BT3562 BATTERY HiTESTER" manufactured by Hioki E.E.C. Corporation.
  • the meshes of Samples 1 to 21 have excellent mechanical strength and low electrical resistance. It was also found that the meshes of Samples 1 to 21 can ensure the insulation of the insulating member (e.g., a diaphragm) sandwiched between the two meshes.
  • the insulating member e.g., a diaphragm
  • the mesh 1 of the second embodiment will be described with reference to Figures 5 and 6.
  • the mesh 1 of the second embodiment is configured similarly to the mesh 1 of the first embodiment, but differs from the mesh 1 of the first embodiment in that the mesh 1 of the second embodiment is provided with a plurality of grooves 17.
  • Mesh 1 has a main surface 10a and a main surface 10b opposite to main surface 10a.
  • Main surface 10a and main surface 10b are spaced apart from each other in the thickness direction of mesh 1.
  • mesh 1 has a first edge 11, a second edge 12 opposite to first edge 11, a third edge 13, and a fourth edge 14 opposite to third edge 13.
  • Third edge 13 and fourth edge 14 are connected to first edge 11 and second edge 12, respectively.
  • plan view means a plan view of main surface 10a shown in FIG. 5, unless otherwise specified.
  • the skeleton 5 has a lattice shape.
  • the lattice is a square lattice, but it may be a triangular lattice or a hexagonal lattice.
  • the multiple filaments 15 constituting the lattice each extend from one of the first edge 11, the second edge 12, the third edge 13, and the fourth edge 14 to another one of the first edge 11, the second edge 12, the third edge 13, and the fourth edge 14.
  • the multiple filaments 15 are composed of multiple first filaments 15a and multiple second filaments 15b, and the lattice is formed by multiple first filaments 15a and multiple second filaments 15b.
  • the multiple first filaments 15a each extend from the first edge 11 to the second edge 12.
  • the multiple second filaments 15b each extend from the third edge 13 to the fourth edge 14.
  • a plurality of grooves 17 are formed on the main surface 10a of the mesh 1.
  • each of the plurality of grooves 17 is a long, thin, straight groove.
  • the plurality of grooves 17 are parallel to each other. In a plan view, the plurality of grooves 17 extend in the same direction.
  • Each of the plurality of grooves 17 extends from the first edge 11 to the second edge 12.
  • the longitudinal direction of each of the plurality of grooves 17 may be parallel to the longitudinal direction of the second filament 15b.
  • Each of the plurality of grooves 17 may extend parallel to the second filament 15b.
  • Each of the grooves 17 has a depth d and a width W.
  • the depth d is given by the difference between the height of the node portion 7 in the area of the mesh 1 where the grooves 17 are not formed and the height of the node portion 7 in the groove 17.
  • the depth d may be 10% or more of the thickness T of the mesh 1, or 30% or more of the thickness T of the mesh 1.
  • the depth d may be 90% or less of the thickness T of the mesh 1.
  • the thickness T of the mesh 1 is the thickness of the center of the node portion 7 where the grooves 17 are not formed.
  • the area of the grooves 17 may be 10% or more of the area of the main surface 10a, or 30% or more of the area of the main surface 10a.
  • the area of the grooves 17 may be 90% or less of the area of the main surface 10a.
  • the area of the grooves 17 means the total area of the grooves 17 in a plan view.
  • the method for manufacturing mesh 1 of this embodiment will be described with reference to FIG. 7.
  • the method for manufacturing mesh 1 of this embodiment includes the same steps as the method for manufacturing mesh 1 of embodiment 1 shown in FIG. 4, but differs from the method for manufacturing mesh 1 of embodiment 1 in that the method for manufacturing mesh 1 of this embodiment further includes a groove forming step (step S6).
  • the groove forming step (step S6) is performed after the rolling step (step S5).
  • multiple grooves 17 are formed in the main surface 10a. Specifically, a die (not shown) is pressed against the main surface 10a of the mesh 1. The shape of the convex parts of the die is transferred to the main surface 10a. In this way, the mesh 1 is obtained with multiple grooves 17 formed in the main surface 10a.
  • the grooves 17 are each inclined with respect to the first filaments 15a and the second filaments 15b.
  • the grooves 17 may be formed in a concentric circle shape in a plan view.
  • the grooves 17 may be formed in a spiral shape in a plan view.
  • the grooves 17 may be formed in a radial shape in a plan view.
  • the grooves 17 may be spaced apart from the first edge 11, the second edge 12, the third edge 13, and the fourth edge 14 in a plan view, and the grooves 17 may be arranged in a lattice shape.
  • the multiple grooves 17 may be formed of multiple first grooves 17a and multiple second grooves 17b intersecting the multiple first grooves 17a.
  • the multiple first grooves 17a may each be parallel to the multiple first filaments 15a
  • the multiple second grooves 17b may each be parallel to the multiple second filaments 15b.
  • the multiple first grooves 17a may each be inclined with respect to the multiple first filaments 15a and the multiple second filaments 15b
  • the multiple second grooves 17b may each be inclined with respect to the multiple first filaments 15a and the multiple second filaments 15b.
  • each of the multiple filaments 15 has a portion where the multiple grooves 17 are not formed (hereinafter, sometimes referred to as a "groove-free portion").
  • the minimum value of the length ratio of the groove-free portion of each of the multiple filaments 15 is 10% or more. Therefore, the mechanical strength of the mesh 1 is improved.
  • the minimum value of the length ratio of the groove-free portion of each of the multiple filaments 15 may be 30% or more, or may be 50% or more.
  • the mesh of sample 31 is similar to the mesh of sample 34, but has a number of grooves 17 formed on the main surface 10a of the mesh as shown in Figure 5.
  • the depth d and width of each of the grooves 17, as well as the spacing between adjacent grooves 17, are as shown in Table 5.
  • the grooves 17 extend parallel to the second filaments 15b, so that the minimum proportion of the non-grooved portion of each of the filaments 15 is zero.
  • the meshes of Samples 32 and 33 are similar to the mesh of Sample 31, but in the meshes of Samples 32 and 33, multiple grooves 17 as shown in FIG. 8 are formed on the main surface 10a of the mesh.
  • the multiple grooves 17 are each inclined relative to the multiple first filaments 15a and the multiple second filaments 15b.
  • the minimum value of the proportion of non-groove-forming portions of each of the multiple filaments 15 in the mesh of Sample 32 and the minimum value of the proportion of non-groove-forming portions of each of the multiple filaments 15 in the mesh of Sample 33 are as shown in Table 5.
  • the prototype SOFC is heated to a temperature of 760 degrees Celsius. Then, 0.4 liters/min of hydrogen and 0.6 liters/min of air are flowed into the SOFC. Thus, the power generation performance of the SOFC is measured.
  • the heat cycle characteristics of the SOFC are measured as follows. While a current of 0.4 A/ cm2 is flowed through the SOFC, 20 heat cycles are applied to the SOFC. In each heat cycle, the temperature of the SOFC changes between 50 degrees Celsius and 760 degrees Celsius. The temperature increase rate and the temperature decrease rate in each heat cycle are 30 degrees/min.
  • the first output voltage of the SOFC at a temperature of 760 degrees Celsius in the first cycle is measured.
  • the second output voltage of the SOFC at a temperature of 760 degrees Celsius in the 20th cycle is measured.
  • the heat cycle characteristics of the SOFC are obtained by expressing the ratio of the second output voltage to the first output voltage as a percentage.
  • the water electrolysis apparatus 20 is, for example, a zero-gap alkaline water electrolysis apparatus.
  • the water electrolysis apparatus 20 includes bipolar plates 21 and 22, a spacer 23, a diaphragm 30, an anode 31, a cathode 32, a conductive elastic body 33, current collectors 34 and 35, and conductive ribs 36 and 37.
  • the spacer 23 is disposed between the bipolar plates 21 and 22.
  • the spacer 23 defines the gap between the bipolar plates 21 and 22.
  • the spacer 23 is made of an insulating material such as polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the diaphragm 30 is disposed between the bipolar plates 21 and 22.
  • the diaphragm 30 is supported by the spacer 23.
  • the diaphragm 30 divides the internal space defined by the bipolar plates 21, 22 and the spacer 23 into an anode chamber 28 and a cathode chamber 29.
  • the diaphragm 30 is an insulator and is permeable to ions such as hydroxide ions.
  • the diaphragm 30 is formed, for example, from polyphenylene sulfide (PPS).
  • the spacer 23 is provided with inlets 24, 25 and outlets 26, 27.
  • the inlet 24 and outlet 26 are connected to the anode chamber 28.
  • the inlet 25 and outlet 27 are connected to the cathode chamber 29.
  • An alkaline aqueous solution flows into the anode chamber 28 from the inlet 24 and into the cathode chamber 29 from the inlet 25.
  • the alkaline aqueous solution is, for example, a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution or a sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution.
  • KOH potassium hydroxide
  • NaOH sodium hydroxide
  • the anode 31, the current collector 34, and the conductive rib 36 are disposed in the anode chamber 28.
  • the cathode 32, the conductive elastic body 33, the current collector 35, and the conductive rib 37 are disposed in the cathode chamber 29.
  • the anode 31 is disposed between the bipolar plate 21 and the diaphragm 30.
  • the anode 31 may be in contact with the diaphragm 30.
  • the cathode 32 is disposed between the bipolar plate 22 and the diaphragm 30.
  • the cathode 32 may be in contact with the diaphragm 30.
  • the conductive elastic body 33 is disposed between the cathode 32 and the bipolar plate 22. The conductive elastic body 33 is in contact with the cathode 32.
  • the current collector 34 is disposed between the bipolar plate 21 and the anode 31.
  • the current collector 34 is in contact with the anode 31.
  • the current collector 34 is pressed against the anode 31 by a conductive rib 36 protruding from the bipolar plate 21.
  • the current collector 35 is disposed between the bipolar plate 22 and the cathode 32.
  • the current collector 35 is in contact with the cathode 32.
  • the current collector 35 is pressed against the cathode 32 by a conductive rib 37 protruding from the bipolar plate 22.
  • At least one of the anode 31, the cathode 32, the current collector 34, and the current collector 35 is formed of the mesh 1 of any of the first embodiment, second embodiment, and their modifications.
  • An alkaline aqueous solution is supplied to the anode chamber 28 and the cathode chamber 29 of the water electrolysis device 20 through the inlets 24, 25.
  • a voltage is applied between the bipolar plates 21 and 22 so that the potential of the cathode 32 is lower than the potential of the anode 31.
  • water is reduced to generate hydrogen gas and hydroxide ions.
  • the hydroxide ions move from the cathode 32 to the anode 31 through the diaphragm 30.
  • the hydroxide ions contained in the alkaline aqueous solution are oxidized to generate oxygen gas.
  • the oxygen generated at the anode 31 and the alkaline aqueous solution flow out from the outlet 26.
  • the hydrogen generated at the cathode 32 and the alkaline aqueous solution flow out from the outlet 27.
  • the water electrolysis device 20 is not limited to an alkaline water electrolysis device, but may be an anion exchange membrane water electrolysis device, etc.
  • the water electrolysis apparatus 20 of this embodiment includes a current collector (current collector 34 or current collector 35), a diaphragm 30, and an electrode (anode 31 or cathode 32) disposed between the current collector and the diaphragm. At least one of the electrodes or the current collector is formed of the mesh 1 according to any one of the first embodiment, the second embodiment, and the modifications thereof.
  • the uniformity of the flow of the aqueous solution in at least one of the electrodes or current collectors can be improved.
  • the discharge of gas generated within the water electrolysis device 20 is promoted.
  • the performance of the water electrolysis device 20 can be improved.
  • the fuel cell 40 according to the present embodiment is, for example, a solid oxide fuel cell (SOFC).
  • the fuel cell 40 includes interconnectors 41 and 42, an anode current collector 43, a cell 44, an air electrode current collector 49, and a spacer 50.
  • the fuel cell 40 has a cell stack structure formed by stacking unit structures including the interconnectors 41 and 42, the anode current collector 43, the cell 44, the air electrode current collector 49, and the spacer 50.
  • the interconnectors 41 and 42 are flat plate-shaped members.
  • the interconnector 41 is formed, for example, from an iron-chromium alloy.
  • the interconnector 42 is electrically connected to the interconnector 41.
  • a groove 41a may be formed in the surface of the interconnector 41 facing the fuel electrode current collector 43.
  • a groove 42a may be formed in the surface of the interconnector 42 facing the air electrode current collector 49.
  • the interconnector 41 is provided with an inlet 41b and an outlet (not shown).
  • the interconnector 42 is provided with an inlet 42b and an outlet (not shown).
  • the spacer 50 is disposed between the interconnector 41 and the interconnector 42.
  • the spacer 50 defines the distance between the interconnector 41 and the interconnector 42.
  • the spacer 50 is formed of an insulating material such as mica.
  • the fuel electrode current collector 43, the cell 44, and the air electrode current collector 49 are housed in the internal space defined by the interconnectors 41, 42 and the spacer 50.
  • the cell 44 includes an anode 45, a solid electrolyte 46, and an cathode 48.
  • the cell 44 may further include an intermediate layer 47.
  • the fuel electrode 45 is a sheet-like porous body.
  • the porous body constituting the fuel electrode 45 is formed of, for example, a composite of zirconia (ZrO 2 ) and nickel.
  • the fuel electrode 45 may be formed by applying a conductive material to the fuel electrode current collector 43.
  • the solid electrolyte 46 is disposed between the fuel electrode 45 and the air electrode 48.
  • the solid electrolyte 46 is in contact with the fuel electrode 45.
  • the solid electrolyte 46 is a sheet-like member that allows oxygen ions to pass through.
  • the solid electrolyte 46 is formed, for example, from yttria-stabilized zirconia (YSZ).
  • the air electrode 48 is a flat porous body.
  • the porous body constituting the air electrode 48 is formed of, for example, (La, Sr) MnO3 or (La, Sr) CoO3 .
  • the air electrode 48 may be formed by applying a conductive material to the air electrode current collector 49. When the cell 44 does not include the intermediate layer 47, the air electrode 48 is in contact with the solid electrolyte 46. When the cell 44 includes the intermediate layer 47, the air electrode 48 is in contact with the intermediate layer 47.
  • the intermediate layer 47 is disposed between the solid electrolyte 46 and the air electrode 48.
  • the intermediate layer 47 prevents a reaction between the solid electrolyte 46 and the air electrode 48.
  • the intermediate layer 47 is formed of, for example, an oxide of Ce doped with Gd (GDC).
  • the anode current collector 43 is disposed between the interconnector 41 and the cell 44 (more specifically, the anode 45).
  • the anode current collector 43 is in contact with the interconnector 41 and the cell 44 (more specifically, the anode 45).
  • the cathode current collector 49 is disposed between the interconnector 42 and the cell 44 (more specifically, the cathode 48).
  • the cathode current collector 49 is in contact with the interconnector 42 and the cell 44 (more specifically, the cathode 48).
  • At least one of the fuel electrode current collector 43 or the air electrode current collector 49 is formed from the mesh 1 of any of the first embodiment, second embodiment, and their modifications.
  • a fuel gas is supplied to the anode current collector 43 and the anode 45 through the inlet 41b.
  • the fuel gas is, for example, hydrogen (H 2 ) gas.
  • the fuel gas passes through the grooves 41a and is spread over the entire anode current collector 43 and the entire anode 45.
  • Oxygen gas is supplied to the air electrode current collector 49 and the air electrode 48 through the inlet 42b.
  • the oxygen gas is spread throughout the air electrode current collector 49 and the air electrode 48 through the grooves 42a.
  • Oxygen ions move from the air electrode 48 to the fuel electrode 45 through the solid electrolyte 46.
  • the oxygen ions that reach the fuel electrode 45 react with hydrogen gas supplied to the fuel electrode 45 through the fuel electrode current collector 43.
  • water (H 2 O) and electrons are generated.
  • the electrons are supplied to the air electrode 48 through the interconnector 41, the interconnector 42, and the air electrode current collector 49, and ionize the oxygen gas supplied to the air electrode 48 through the air electrode current collector 49. The above reactions are repeated, and the fuel cell 40 generates electricity.
  • the fuel cell 40 of this embodiment includes a current collector (anode current collector 43 or cathode current collector 49), an electrolyte (solid electrolyte 46), and an electrode (anode 45 or cathode 48) disposed between the current collector and the electrolyte.
  • the current collector is formed of the mesh 1 of any one of the first embodiment, the second embodiment, and their modifications.
  • the pressure loss of the gas in the collector is reduced, and the uniformity of the gas flow in the collector is improved.
  • the performance of the fuel cell 40 can be improved.
  • Embodiments 1 to 4 disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered limiting.
  • the scope of the present disclosure is indicated by the claims rather than the above-described embodiments, and is intended to include the meaning equivalent to the claims and all modifications within the scope.

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Abstract

This mesh is composed of a skeleton comprising a plurality of support parts and a plurality of node parts. Each of the plurality of node parts connects two or more support parts among the plurality of support parts. The skeleton consists of a skeleton body and an internal part surrounded by the skeleton body. The skeleton body consists essentially of nickel or a nickel alloy.

Description

メッシュ、水電解装置及び燃料電池Mesh, water electrolysis device and fuel cell

 本開示は、メッシュ、水電解装置及び燃料電池に関する。本出願は、2023年8月30日に出願した日本特許出願である特願2023-139548号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。 This disclosure relates to a mesh, a water electrolysis device, and a fuel cell. This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2023-139548, filed on August 30, 2023. All contents of said Japanese Patent Application are incorporated herein by reference.

 従来から、電子機器や水電解電極などにおいて、金属製のメッシュが用いられている(特許文献1)。 Metal meshes have traditionally been used in electronic devices and water electrolysis electrodes (Patent Document 1).

特開2009-185378号公報JP 2009-185378 A

 本開示の一態様に係るメッシュは、複数の支柱部と、複数のノード部とを備える骨格で構成される。複数のノード部の各々は、複数の支柱部の2以上の支柱部を繋ぐ。骨格は、骨格本体と、骨格本体に囲まれた内部とからなる。骨格本体は、本質的にニッケルまたはニッケル合金からなる。 The mesh according to one embodiment of the present disclosure is comprised of a skeleton having a plurality of strut portions and a plurality of node portions. Each of the plurality of node portions connects two or more of the plurality of strut portions. The skeleton comprises a skeleton body and an interior surrounded by the skeleton body. The skeleton body consists essentially of nickel or a nickel alloy.

図1は、実施形態1のメッシュの平面図である。FIG. 1 is a plan view of a mesh according to a first embodiment. 図2は、図1中のII-II線矢視方向から見た実施形態1のメッシュの支柱部の端面図である。2 is an end view of the support portion of the mesh of the first embodiment as viewed from the direction of the arrows II-II in FIG. 図3は、図1中のIII-III線矢視方向から見た実施形態1のメッシュのノード部の端面図である。FIG. 3 is an end view of a node portion of the mesh of the first embodiment as viewed from the direction of the arrows III-III in FIG. 図4は、実施形態1のメッシュの製造方法のフローチャートを示す図である。FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing the mesh of the first embodiment. 図5は、実施形態2のメッシュの平面図である。FIG. 5 is a plan view of the mesh of the second embodiment. 図6は、図5中のVI-VI線矢視方向から見た実施形態2のメッシュの端面図である。FIG. 6 is an end view of the mesh of the second embodiment as viewed from the direction of the arrows VI-VI in FIG. 図7は、実施形態2のメッシュの製造方法のフローチャートを示す図である。FIG. 7 is a flowchart showing a method for manufacturing a mesh according to the second embodiment. 図8は、実施形態2の第1変形例のメッシュの平面図である。FIG. 8 is a plan view of a mesh according to a first modified example of the second embodiment. 図9は、実施形態2の第2変形例のメッシュの平面図である。FIG. 9 is a plan view of a mesh according to a second modified example of the second embodiment. 図10は、実施形態2の第3変形例のメッシュの平面図である。FIG. 10 is a plan view of a mesh according to a third modified example of the second embodiment. 図11は、実施形態2の第4変形例のメッシュの平面図である。FIG. 11 is a plan view of a mesh according to a fourth modified example of the second embodiment. 図12は、実施形態2の第5変形例のメッシュの平面図である。FIG. 12 is a plan view of a mesh according to a fifth modified example of the second embodiment. 図13は、実施形態3の水電解装置の概略部分断面図である。FIG. 13 is a schematic partial cross-sectional view of a water electrolysis apparatus according to the third embodiment. 図14は、実施形態4の燃料電池の概略部分断面図である。FIG. 14 is a schematic partial cross-sectional view of a fuel cell according to the fourth embodiment. 図15は、実施形態4の燃料電池のセルの概略部分断面図である。FIG. 15 is a schematic partial cross-sectional view of a cell of a fuel cell according to the fourth embodiment.

[本開示が解決しようとする課題]
 近年、水電解電極として、金属製のメッシュが用いられている。金属製のメッシュには、優れた機械的強度と低い電気抵抗とを有することが求められている。しかしながら、伸線加工した金属線を編むことにより形成されたメッシュでは、縦糸(金属線)と横糸(金属線)とが、それらの交差する箇所において互いに接しているにすぎない。そのため、このようなメッシュでは、優れた機械的強度と低い電気抵抗とを実現することが困難であった。
[Problem that this disclosure aims to solve]
In recent years, metal meshes have been used as water electrolysis electrodes. Metal meshes are required to have excellent mechanical strength and low electrical resistance. However, in meshes formed by weaving drawn metal wires, the warp threads (metal wires) and weft threads (metal wires) are only in contact with each other at their intersections. Therefore, it has been difficult to achieve excellent mechanical strength and low electrical resistance with such meshes.

 本開示は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、より優れた機械的強度とより低い電気抵抗とを有するメッシュを提供することである。
[本開示の効果]
 本開示によれば、より優れた機械的強度とより低い電気抵抗とを有するメッシュを提供することができる。
The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a mesh having better mechanical strength and lower electrical resistance.
[Effects of this disclosure]
According to the present disclosure, a mesh can be provided that has better mechanical strength and lower electrical resistance.

 [本開示の実施形態の概要]
 最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
[Summary of the embodiment of the present disclosure]
First, the embodiments of the present disclosure will be listed and described.

 [1]本開示の一態様に係るメッシュは、複数の支柱部と、複数のノード部とを備える骨格で構成される。複数のノード部の各々は、前記複数の支柱部のうちの2以上の支柱部を繋ぐ。前記骨格は、骨格本体と、前記骨格本体に囲まれた内部とからなる。前記骨格本体は、本質的にニッケルまたはニッケル合金からなる。 [1] A mesh according to one embodiment of the present disclosure is comprised of a skeleton having a plurality of struts and a plurality of nodes. Each of the plurality of nodes connects two or more of the plurality of struts. The skeleton comprises a skeleton body and an interior surrounded by the skeleton body. The skeleton body consists essentially of nickel or a nickel alloy.

 本開示のメッシュでは、ノード部において2以上の支柱部が一体化されている。そのため、メッシュは、より優れた機械的強度と、より低い電気抵抗とを有する。 In the mesh of the present disclosure, two or more struts are integrated at the nodes. This provides the mesh with better mechanical strength and lower electrical resistance.

 [2]上記[1]において、前記2以上の支柱部のうちの一つの支柱部の長手方向に沿う前記複数のノード部の各々の前記中央の断面において、前記内部の長径に対する前記内部の短径の第1比率は、0.01以上0.9以下であってもよい。前記長手方向に垂直な前記一つの支柱部の中央の断面において、前記内部の第1長さに対する前記内部の第2長さの第2比率は、0.1以上1.0以下であってもよい。前記第1長さは、前記一つの支柱部の前記中央の前記断面における前記メッシュの面内方向の前記内部の長さである。前記第2長さは、前記一つの支柱部の前記中央の前記断面における前記メッシュの厚さ方向の前記内部の長さである。 [2] In the above [1], in the central cross section of each of the multiple node parts along the longitudinal direction of one of the two or more support parts, a first ratio of the internal minor axis to the internal major axis may be 0.01 or more and 0.9 or less. In the central cross section of one of the support parts perpendicular to the longitudinal direction, a second ratio of the internal second length to the internal first length may be 0.1 or more and 1.0 or less. The first length is the internal length in the in-plane direction of the mesh in the central cross section of one of the support parts. The second length is the internal length in the thickness direction of the mesh in the central cross section of one of the support parts.

 そのため、メッシュの表面の凹凸が減少する。メッシュに隣接して設けられる部材がメッシュによって突き破られることが防止される。当該部材が、ゼロギャップ型の水電解セルの隔膜のような絶縁部材である場合、絶縁部材の絶縁性が確保され得る。 As a result, the surface irregularities of the mesh are reduced. Components adjacent to the mesh are prevented from being broken through by the mesh. If the component is an insulating component such as a diaphragm in a zero-gap water electrolysis cell, the insulating properties of the insulating component can be ensured.

 [3]上記[1]または[2]において、前記骨格本体における第1原子の含有率は、質量基準で0ppm以上100ppm以下であってもよく、前記第1原子は、リン原子およびホウ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子であってもよい。 [3] In the above [1] or [2], the content of the first atom in the skeletal body may be 0 ppm or more and 100 ppm or less by mass, and the first atom may be at least one atom selected from the group consisting of phosphorus atoms and boron atoms.

 第1原子の還元時に不可避的に混入する還元剤成分により、ニッケルの融点またはニッケル合金の融点が下がる。そのため、メッシュは、より優れた機械的強度と、より低い電気抵抗とを有する。 The melting point of nickel or the nickel alloy is lowered by the reducing agent components that are inevitably mixed in during the reduction of the first atoms. As a result, the mesh has better mechanical strength and lower electrical resistance.

 [4]上記[1]から[3]のいずれかにおいて、前記内部は、中空であってもよい。
 そのため、より優れた機械的強度とより低い電気抵抗とを有し、且つ、より軽量であるメッシュを提供することができる。また、メッシュを圧延することによって、メッシュの厚さが調整し易くなる。メッシュを、メッシュに隣り合う部材(例えば、水電解セルの隔膜など)に密着させやすくなる。
[4] In any one of the above [1] to [3], the inside may be hollow.
Therefore, it is possible to provide a mesh that has superior mechanical strength, lower electrical resistance, and is lighter in weight. In addition, by rolling the mesh, the thickness of the mesh can be easily adjusted. The mesh can be easily attached to a member adjacent to the mesh (e.g., a diaphragm of a water electrolysis cell).

 [5]上記[1]から[3]のいずれかにおいて、前記内部は、耐アルカリ性を有する樹脂または耐アルカリ性を有する炭素繊維からなってもよい。 [5] In any of the above [1] to [3], the inside may be made of an alkali-resistant resin or an alkali-resistant carbon fiber.

 そのため、メッシュは、より優れた耐アルカリ性を有する。骨格の内部は中実であるため、メッシュはより優れた機械的強度を有する。メッシュは、強アルカリ溶液を使用する水電解装置の水電解電極に好適に用いられ得る。 As a result, the mesh has better alkali resistance. Because the inside of the skeleton is solid, the mesh has better mechanical strength. The mesh can be suitably used as a water electrolysis electrode in a water electrolysis device that uses a strong alkaline solution.

 [6]上記[5]において、前記耐アルカリ性を有する樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、およびポリテトラフルオロエチレンからなる群より選択される少なくとも1種の樹脂であってもよい。 [6] In the above [5], the alkali-resistant resin may be at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyester, nylon, and polytetrafluoroethylene.

 そのため、メッシュは、より優れた耐アルカリ性を有する。骨格の内部は中実であるため、メッシュはより優れた機械的強度を有する。メッシュは、強アルカリ溶液を使用する水電解装置の水電解電極に好適に用いられ得る。 As a result, the mesh has better alkali resistance. Because the inside of the skeleton is solid, the mesh has better mechanical strength. The mesh can be suitably used as a water electrolysis electrode in a water electrolysis device that uses a strong alkaline solution.

 [7]上記[1]から[6]のいずれかにおいて、前記メッシュの開口率は、0.2パーセント以上80パーセント以下であってもよい。 [7] In any of [1] to [6] above, the opening ratio of the mesh may be 0.2 percent or more and 80 percent or less.

 メッシュの開口率が0.2パーセント以上であるため、メッシュは液体及びガスを透過させ得る。メッシュは、強アルカリ溶液を使用する水電解装置の水電解電極に好適に用いられ得る。また、メッシュの開口率が80パーセント以下であるため、メッシュは、より優れた機械的強度を有する。 The mesh has an opening rate of 0.2 percent or more, so that the mesh can pass through liquids and gases. The mesh can be suitably used for water electrolysis electrodes in water electrolysis devices that use strong alkaline solutions. In addition, the mesh has an opening rate of 80 percent or less, so that the mesh has superior mechanical strength.

 [8]上記[1]から[7]のいずれかにおいて、前記複数の支柱部の各々の長手方向に垂直な断面における前記複数の支柱部の各々の平均円相当径は、0.007mm以上0.5mm以下であってもよい。 [8] In any of the above [1] to [7], the average circular equivalent diameter of each of the plurality of support parts in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of each of the plurality of support parts may be 0.007 mm or more and 0.5 mm or less.

 そのため、メッシュは、より優れた機械的強度を有する。
 [9]上記[1]から[8]のいずれかにおいて、前記メッシュは、溝が形成された主面を有している。前記溝の深さは、前記メッシュの厚さの10パーセント以上であってもよい。前記主面の平面視において、前記溝の面積は、前記主面の面積の10パーセント以上であってもよい。
Therefore, the mesh has better mechanical strength.
[9] In any one of the above [1] to [8], the mesh has a main surface on which grooves are formed. The depth of the grooves may be 10% or more of the thickness of the mesh. In a plan view of the main surface, the area of the grooves may be 10% or more of the area of the main surface.

 そのため、メッシュにおけるガス及び液体といった流体の流れの均一性を向上させることができる。 This improves the uniformity of the flow of fluids such as gas and liquid through the mesh.

 [10]上記[9]において、前記平面視において、前記メッシュは、第1縁と、前記第1縁とは反対側の第2縁と、第3縁と、前記第3縁とは反対側の第4縁とを有している。前記第3縁及び前記第4縁は、各々、前記第1縁と前記第2縁とに接続されている。前記平面視において、前記骨格は、格子の形状を有してもよい。前記格子を構成する複数の線条体は、各々、前記第1縁、前記第2縁、前記第3縁及び前記第4縁のうちの一つから前記第1縁、前記第2縁、前記第3縁及び前記第4縁のうちの別の一つまで延在してもよい。前記複数の線条体の各々の前記溝が形成されていない部分の長さの割合の最小値は、10パーセント以上であってもよい。 [10] In the above [9], in the plan view, the mesh has a first edge, a second edge opposite the first edge, a third edge, and a fourth edge opposite the third edge. The third edge and the fourth edge are connected to the first edge and the second edge, respectively. In the plan view, the skeleton may have a lattice shape. Each of the multiple filaments constituting the lattice may extend from one of the first edge, the second edge, the third edge, and the fourth edge to another of the first edge, the second edge, the third edge, and the fourth edge. The minimum value of the ratio of the length of the portion of each of the multiple filaments where the grooves are not formed may be 10 percent or more.

 そのため、メッシュにおけるガス及び液体といった流体の流れの均一性を向上させることができる。 This improves the uniformity of the flow of fluids such as gas and liquid through the mesh.

 [11]本開示の一態様に係る水電解装置は、集電体と、隔膜と、前記集電体と前記隔膜との間に配置されている電極とを備える。前記電極または前記集電体の少なくとも一つは、上記[1]から[10]のいずれかの前記メッシュで形成されている。 [11] A water electrolysis device according to one embodiment of the present disclosure includes a current collector, a diaphragm, and an electrode disposed between the current collector and the diaphragm. At least one of the electrodes or the current collector is formed from any one of the meshes described above in [1] to [10].

 そのため、電極または集電体の少なくとも一つにおける水溶液の流れの均一性を向上させることができる。また、水電解装置内で発生するガスの排出が促進される。水電解装置の性能を向上させることができる。 As a result, the uniformity of the flow of the aqueous solution in at least one of the electrodes or current collectors can be improved. In addition, the discharge of gas generated within the water electrolysis device is promoted. The performance of the water electrolysis device can be improved.

 [12]本開示の一態様に係る燃料電池は、集電体と、電解質と、前記集電体と前記電解質との間に配置されている電極とを備える。前記集電体は、上記[1]から[10]のいずれかの前記メッシュで形成されている。 [12] A fuel cell according to one embodiment of the present disclosure includes a current collector, an electrolyte, and an electrode disposed between the current collector and the electrolyte. The current collector is formed from any one of the meshes described above in [1] to [10].

 そのため、集電体におけるガスの流れの均一性を向上させることができる。燃料電池の性能を向上させることができる。 As a result, the uniformity of the gas flow in the current collector can be improved, thereby improving the performance of the fuel cell.

 [本開示の実施形態の詳細]
 本開示の実施形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
The embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In the drawings of the present disclosure, the same reference numerals represent the same or corresponding parts. In addition, the dimensional relationships such as length, width, thickness, depth, etc. are appropriately changed for clarity and simplification of the drawings, and do not necessarily represent the actual dimensional relationships.

 (実施形態1)
 図1から図3を参照して、実施形態1に係るメッシュ1を説明する。図1は、メッシュ1の平面図である。図2は、図1中のII-II線矢視方向から見た端面図である。図3は、図1中のIII-III線矢視方向から見た端面図である。
(Embodiment 1)
A mesh 1 according to a first embodiment will be described with reference to Figures 1 to 3. Figure 1 is a plan view of the mesh 1. Figure 2 is an end view seen from the direction of the arrows II-II in Figure 1. Figure 3 is an end view seen from the direction of the arrows III-III in Figure 1.

 メッシュ1は、複数の支柱部6と、複数のノード部7とを備える骨格5で構成されている。複数のノード部7の各々は、複数の支柱部6のうちの2以上の支柱部6を繋ぐ。骨格5は、骨格本体2と、骨格本体2に囲まれた内部3とからなる。骨格本体2は、本質的にニッケルまたはニッケル合金からなる。 The mesh 1 is composed of a skeleton 5 having a plurality of strut sections 6 and a plurality of node sections 7. Each of the plurality of node sections 7 connects two or more of the plurality of strut sections 6. The skeleton 5 is composed of a skeleton body 2 and an interior 3 surrounded by the skeleton body 2. The skeleton body 2 is essentially composed of nickel or a nickel alloy.

 そのため、メッシュ1は、優れた機械的強度と、低い電気抵抗とを有する。その理由は、メッシュ1の骨格5は、金属線同士がそれらの交差する箇所において互いに接する構造ではなく、複数のノード部7の各々において複数の中空金属線が金属結合によって繋がった構造を有するためであると推察される。 As a result, mesh 1 has excellent mechanical strength and low electrical resistance. This is presumably because mesh 1's skeleton 5 does not have a structure in which metal wires contact each other at their intersections, but rather has a structure in which multiple hollow metal wires are connected by metallic bonds at each of multiple node portions 7.

 ≪メッシュ1≫
 <メッシュ1の構造>
 本実施形態に係るメッシュ1は、複数の支柱部6と、複数のノード部7とを備える骨格5で構成される。複数のノード部7の各々は、複数の支柱部6のうちの2以上の支柱部6を繋ぐ。複数のノード部7の各々は、複数の支柱部6のうちの3以上の支柱部6を繋いでもよい。複数のノード部7の各々は、複数の支柱部6のうちの7以下の支柱部6を繋いでもよく、複数の支柱部6のうちの6以下の支柱部6を繋いでもよく、複数の支柱部6のうちの5以下の支柱部6を繋いでもよく、複数の支柱部6のうちの4以下の支柱部6を繋いでもよい。複数のノード部7の各々は、複数の支柱部6のうちの2以上7以下の支柱部6を繋いでもよく、複数の支柱部6のうちの3以上6以下の支柱部6を繋いでもよく、複数の支柱部6のうちの3以上5以下の支柱部6を繋いでもよく、複数の支柱部6のうちの3以上4以下の支柱部6を繋いでもよい。複数のノード部7の各々は、3つの支柱部6を繋いでもよく、4つの支柱部6を繋いでもよく、5つの支柱部6を繋いでもよく、6つの支柱部6を繋いでもよく、7つの支柱部6を繋いでもよい。なお、本開示において、メッシュ1とは、網目状の構造体をいう。網目状の構造体をメッシュ構造体ともいう。
<Mesh 1>
<Structure of Mesh 1>
The mesh 1 according to this embodiment is composed of a skeleton 5 including a plurality of support parts 6 and a plurality of node parts 7. Each of the plurality of node parts 7 connects two or more support parts 6 out of the plurality of support parts 6. Each of the plurality of node parts 7 may connect three or more support parts 6 out of the plurality of support parts 6. Each of the plurality of node parts 7 may connect seven or less support parts 6 out of the plurality of support parts 6, may connect six or less support parts 6 out of the plurality of support parts 6, may connect five or less support parts 6 out of the plurality of support parts 6, or may connect four or less support parts 6 out of the plurality of support parts 6. Each of the plurality of node parts 7 may connect two or more and seven or less support parts 6 out of the plurality of support parts 6, may connect three or more and six or less support parts 6 out of the plurality of support parts 6, may connect three or more and five or less support parts 6 out of the plurality of support parts 6, or may connect three or more and four or less support parts 6 out of the plurality of support parts 6. Each of the multiple node portions 7 may connect three support portions 6, four support portions 6, five support portions 6, six support portions 6, or seven support portions 6. In the present disclosure, the mesh 1 refers to a mesh-like structure. The mesh-like structure is also referred to as a mesh structure.

 複数の支柱部6の各々の長手方向に垂直な断面における複数の支柱部6の各々の平均円相当径は、0.007mm以上0.5mm以下であってもよい。これによって、メッシュ1は、より優れた機械的強度を有する。複数の支柱部6の各々の平均円相当径の下限は、0.007mm以上であってもよく、0.01mm以上であってもよく、0.1mm以上であってもよい。複数の支柱部6の各々の平均円相当径の上限は、0.5mm以下であってもよく、0.3mm以下であってもよく、0.2mm以下であってもよい。複数の支柱部6の各々の平均円相当径は、0.01mm以上0.3mm以下であってもよく、0.1mm以上0.2mm以下であってもよい。 The average equivalent circle diameter of each of the multiple support parts 6 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of each of the multiple support parts 6 may be 0.007 mm or more and 0.5 mm or less. This allows the mesh 1 to have better mechanical strength. The lower limit of the average equivalent circle diameter of each of the multiple support parts 6 may be 0.007 mm or more, 0.01 mm or more, or 0.1 mm or more. The upper limit of the average equivalent circle diameter of each of the multiple support parts 6 may be 0.5 mm or less, 0.3 mm or less, or 0.2 mm or less. The average equivalent circle diameter of each of the multiple support parts 6 may be 0.01 mm or more and 0.3 mm or less, or 0.1 mm or more and 0.2 mm or less.

 支柱部6の長手方向に垂直な断面における支柱部6の平均円相当径は、以下の方法により特定することができる。クロスセクションポリッシャー(CP)によって、支柱部6の長手方向に垂直な支柱部6の断面を出す。それから、支柱部6の断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察する。最後に、支柱部6の断面において、任意の10個の支柱部6の円相当径の平均値を算出する。こうして、支柱部6の平均円相当径を特定することができる。 The average equivalent circle diameter of the support portion 6 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the support portion 6 can be determined by the following method. A cross section of the support portion 6 perpendicular to the longitudinal direction of the support portion 6 is produced using a cross section polisher (CP). The cross section of the support portion 6 is then observed using a scanning electron microscope (SEM). Finally, the average value of the equivalent circle diameters of any 10 support portions 6 in the cross section of the support portion 6 is calculated. In this way, the average equivalent circle diameter of the support portion 6 can be determined.

 メッシュ1の開口率は、0.2パーセント以上80パーセント以下であってもよい。メッシュ1の開口率が0.2パーセント以上であるため、流体がメッシュ1を通り抜けやすくなるとともに、メッシュ1はより軽量になる。メッシュ1の開口率が80パーセント以下であるため、メッシュ1は、より優れた機械的強度とより低い電気抵抗とを有する。メッシュ1の開口率の下限は、0.2パーセント以上であってもよく、6パーセント以上であってもよく、10パーセント以上であってもよく、20パーセント以上であってもよく、25パーセント以上であってもよく、40パーセント以上であってもよい。メッシュ1の開口率の上限は、80パーセント以下であってもよく、70パーセント以下であってもよく、60パーセント以下であってもよい。メッシュ1の開口率は、0.2パーセント以上70パーセント以下であってもよく、60パーセント以上80パーセント以下であってもよく、6パーセント以上70パーセント以下であってもよく、10パーセント以上70パーセント以下であってもよく、20パーセント以上70パーセント以下であってもよく、40パーセント以上60パーセント以下であってもよい。 The opening ratio of the mesh 1 may be 0.2% or more and 80% or less. Since the opening ratio of the mesh 1 is 0.2% or more, the fluid can easily pass through the mesh 1 and the mesh 1 is lighter. Since the opening ratio of the mesh 1 is 80% or less, the mesh 1 has better mechanical strength and lower electrical resistance. The lower limit of the opening ratio of the mesh 1 may be 0.2% or more, 6% or more, 10% or more, 20% or more, 25% or more, or 40% or more. The upper limit of the opening ratio of the mesh 1 may be 80% or less, 70% or less, or 60% or less. The opening ratio of the mesh 1 may be 0.2% or more and 70% or less, 60% or more and 80% or less, 6% or more and 70% or less, 10% or more and 70% or less, 20% or more and 70% or less, or 40% or more and 60% or less.

 メッシュ1の開口率は、特開2005-290623号公報に開示されている開口率測定装置を用いることにより測定できる。 The opening ratio of mesh 1 can be measured using the opening ratio measuring device disclosed in JP 2005-290623 A.

 図3を参照して、メッシュ1の厚さTは、ノード部7の最大厚さである。メッシュ1の厚さTは、0.05mm以上0.5mm以下であってもよい。これによって、メッシュ1の機械的強度をより高めることができる。メッシュ1の厚さTの下限は、0.05mm以上であってもよく、0.1mm以上であってもよく、0.2mm以上であってもよい。メッシュ1の厚さTの上限は、0.5mm以下であってもよく、0.4mm以下であってもよく、0.3mm以下であってもよい。メッシュ1の厚さTは、0.1mm以上0.4mm以下であってもよく、0.2mm以上0.3mm以下であってもよい。 Referring to FIG. 3, the thickness T of the mesh 1 is the maximum thickness of the node portion 7. The thickness T of the mesh 1 may be 0.05 mm or more and 0.5 mm or less. This allows the mechanical strength of the mesh 1 to be further increased. The lower limit of the thickness T of the mesh 1 may be 0.05 mm or more, 0.1 mm or more, or 0.2 mm or more. The upper limit of the thickness T of the mesh 1 may be 0.5 mm or less, 0.4 mm or less, or 0.3 mm or less. The thickness T of the mesh 1 may be 0.1 mm or more and 0.4 mm or less, or 0.2 mm or more and 0.3 mm or less.

 メッシュ1の厚さTは、以下の方法により特定することができる。先ず、デジタルシックネスゲージ(株式会社テクロック社)を用いて、メッシュ1のうち任意の10箇所のノード部7の厚さを測定する。それから、10箇所のノード部7の厚さの平均値を算出する。こうして、メッシュ1の厚さTを特定する。 The thickness T of the mesh 1 can be determined by the following method. First, a digital thickness gauge (Teclock Corporation) is used to measure the thickness of the node portions 7 at any 10 locations on the mesh 1. Then, the average value of the thicknesses of the node portions 7 at the 10 locations is calculated. In this way, the thickness T of the mesh 1 is determined.

 メッシュ1の開口4の形状は、特に制限されないが、例えば、四角形、六角形、楕円形、および三角形であり得る。四角形は、例えば、正方形、長方形、ひし形であってもよい。 The shape of the openings 4 in the mesh 1 is not particularly limited, but may be, for example, a rectangle, a hexagon, an ellipse, or a triangle. The rectangle may be, for example, a square, a rectangle, or a diamond.

 骨格5において、目付量は、10g/m以上1000g/m以下であってもよい。そのため、断線が生じ難く(言い換えれば、骨格5が切れ難く)、メッシュ1を曲げ易いことからめっきや熱処理の連続設備にて製造し易く、且つ、メッシュ1をより軽量にし得る。なお、目付量の下限は、50g/m以上であってもよく、100g/m以上であってもよく、200g/m以上であってもよい。目付量の上限は、800g/m以下であってもよく、500g/m以下であってもよく、400g/m以下であってもよい。目付量は、アルキメデス法により特定することができる。 In the skeleton 5, the basis weight may be 10 g/m 2 or more and 1000 g/m 2 or less. Therefore, breakage is unlikely to occur (in other words, the skeleton 5 is unlikely to break), and the mesh 1 is easy to bend, so that it is easy to manufacture in continuous plating and heat treatment equipment, and the mesh 1 can be made lighter. The lower limit of the basis weight may be 50 g/m 2 or more, 100 g/m 2 or more, or 200 g/m 2 or more. The upper limit of the basis weight may be 800 g/m 2 or less, 500 g/m 2 or less, or 400 g/m 2 or less. The basis weight can be specified by the Archimedes method.

 骨格5は、骨格本体2と、骨格本体2に囲まれた内部3とからなる。これによって、特に水電解電極として用いられた場合においても、メッシュ1の機械的強度を向上し、且つ、メッシュ1の電気抵抗を低く抑え、且つ、メッシュ1を軽量にすることができる。なお、「骨格5は、骨格本体2と、骨格本体2に囲まれた内部3とからなる」ことは、「骨格5において、骨格本体2の組成と、骨格本体2に囲まれた内部3の組成とが異なっている」と理解することもできる。また、「骨格5は、骨格本体2と、骨格本体2に囲まれた内部3とからなる」ことは、例えば、骨格5が端面を有し、且つ、骨格5の端面において内部3がメッシュ1の外側に露出している場合をも包含する概念である。 The skeleton 5 is made up of a skeleton body 2 and an interior 3 surrounded by the skeleton body 2. This improves the mechanical strength of the mesh 1, reduces the electrical resistance of the mesh 1, and makes the mesh 1 lightweight, particularly when used as a water electrolysis electrode. Note that "the skeleton 5 is made up of a skeleton body 2 and an interior 3 surrounded by the skeleton body 2" can also be understood as "the composition of the skeleton body 2 is different from the composition of the interior 3 surrounded by the skeleton body 2 in the skeleton 5." Furthermore, "the skeleton 5 is made up of a skeleton body 2 and an interior 3 surrounded by the skeleton body 2" is a concept that also includes, for example, a case where the skeleton 5 has an end face and the interior 3 is exposed to the outside of the mesh 1 at the end face of the skeleton 5.

 「骨格5は、骨格本体2と、骨格本体2に囲まれた内部3とからなる」ことは、以下の方法により特定することができる。骨格5の任意の1箇所において、支柱部6の長手方向に垂直な断面を観察することにより、該断面において、「骨格5は、骨格本体2と、骨格本体2に囲まれた内部3とからなる」ことを確認する。次に、骨格5の他の任意の4箇所に対し、同じく「骨格5は、骨格本体2と、骨格本体2に囲まれた内部3とからなる」ことを確認する。以上により、メッシュ1において、「骨格5は、骨格本体2と、骨格本体2に囲まれた内部3とからなる」ことを特定する。 The fact that "the skeleton 5 is composed of a skeleton body 2 and an interior 3 surrounded by the skeleton body 2" can be identified by the following method. By observing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the support portion 6 at any one point of the skeleton 5, it is confirmed that "the skeleton 5 is composed of a skeleton body 2 and an interior 3 surrounded by the skeleton body 2" at that cross section. Next, it is confirmed in the same manner for any other four points of the skeleton 5 that "the skeleton 5 is composed of a skeleton body 2 and an interior 3 surrounded by the skeleton body 2". From the above, it is identified that "the skeleton 5 is composed of a skeleton body 2 and an interior 3 surrounded by the skeleton body 2" in the mesh 1.

 <骨格本体>
 骨格本体2は、本質的にニッケルまたはニッケル合金からなる。そのため、メッシュ1の機械的強度が向上し、且つ、メッシュ1の電気抵抗を低く抑えることができる。ここで、「骨格本体2は、本質的にニッケルまたはニッケル合金からなる」ことは、本開示の効果を損なわない範囲で、骨格本体2がニッケル以外の他の成分を含み得ることを意味する。他の成分としては、例えば、後述する第1原子、コバルト、クロム、スズ、銅、および鉄が挙げられる。また、本実施形態において、ニッケルは、ニッケル原子を意味する。ニッケル合金は、NiCo合金、NiCr合金、NiSn合金、NiCu合金、およびNiFe合金からなる群より選択される少なくとも1種の合金であってもよい。
<Body frame>
The skeleton body 2 is essentially made of nickel or a nickel alloy. Therefore, the mechanical strength of the mesh 1 is improved, and the electrical resistance of the mesh 1 can be suppressed to be low. Here, "the skeleton body 2 is essentially made of nickel or a nickel alloy" means that the skeleton body 2 may contain other components other than nickel, within a range that does not impair the effects of the present disclosure. Examples of other components include the first atom described below, cobalt, chromium, tin, copper, and iron. In this embodiment, nickel means a nickel atom. The nickel alloy may be at least one alloy selected from the group consisting of a NiCo alloy, a NiCr alloy, a NiSn alloy, a NiCu alloy, and a NiFe alloy.

 第1原子は、後述するめっき工程(S3)において用いられるめっき液に不可避的に含まれている。第1原子は、めっき工程(S3)において、骨格本体2に取り込まれる。第1原子は、例えば、リン原子およびホウ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子である。 The first atom is inevitably contained in the plating solution used in the plating step (S3) described below. The first atom is incorporated into the skeletal body 2 in the plating step (S3). The first atom is, for example, at least one type of atom selected from the group consisting of phosphorus atoms and boron atoms.

 骨格本体2における第1原子の含有率は、質量基準で0ppm以上100ppm以下であってもよい。ニッケルと第1原子とは共晶を形成するため、骨格本体2の融点はニッケルの融点よりも低くなる。そのため、後述する熱処理工程(S4)において、メッシュ1がより柔軟になって、骨格本体2のめっき欠陥が補修される。メッシュ1は、より優れた機械的強度と、より低い電気抵抗とを有する。骨格本体2における第1原子の含有率の下限は、質量基準で0ppm以上であってもよく、5ppm以上であってもよく、10ppm以上であってもよい。骨格本体2における第1原子の含有率の上限は、質量基準で100ppm以下であってもよく、50ppm以下であってもよく、30ppm以下であってもよい。骨格本体2における第1原子の含有率は、5ppm以上50ppm以下であってもよく、10ppm以上30ppm以下であってもよい。 The content of the first atom in the skeletal body 2 may be 0 ppm or more and 100 ppm or less on a mass basis. Since nickel and the first atom form a eutectic, the melting point of the skeletal body 2 is lower than the melting point of nickel. Therefore, in the heat treatment step (S4) described later, the mesh 1 becomes more flexible and plating defects in the skeletal body 2 are repaired. The mesh 1 has better mechanical strength and lower electrical resistance. The lower limit of the content of the first atom in the skeletal body 2 may be 0 ppm or more, 5 ppm or more, or 10 ppm or more on a mass basis. The upper limit of the content of the first atom in the skeletal body 2 may be 100 ppm or less, 50 ppm or less, or 30 ppm or less on a mass basis. The content of the first atom in the skeletal body 2 may be 5 ppm or more and 50 ppm or less, or 10 ppm or more and 30 ppm or less.

 骨格本体2の組成は、骨格本体2の金属成分を全て溶解後、ICP発光分光・質量分析を実行することにより測定することができる。 The composition of the skeletal body 2 can be measured by dissolving all of the metal components of the skeletal body 2 and then performing ICP optical emission spectroscopy and mass spectrometry.

 <内部>
 内部3は、中空であってもよい。そのため、骨格本体2の金属量が相対的に低く抑えられ、且つ、骨格5の表面積が大きくなる。より優れた機械的強度と、より低い電気抵抗とを有し、且つ、より軽量である、メッシュ1を提供することができる。また、内部3が中空であることにより、特に開口4の形状が四角形である場合に、四角形の対角線に沿う方向のメッシュ1の機械的強度が向上する。
<Inside>
The interior 3 may be hollow. Therefore, the amount of metal in the skeleton main body 2 is kept relatively low, and the surface area of the skeleton 5 is increased. It is possible to provide a mesh 1 that has superior mechanical strength, lower electrical resistance, and is lighter. In addition, since the interior 3 is hollow, the mechanical strength of the mesh 1 in the direction along the diagonal of the rectangle is improved, particularly when the shape of the opening 4 is rectangular.

 内部3が中空であることは、以下の方法により特定することができる。CPによって、骨格5の断面を出す。それから、骨格5の断面をSEMで観察する。こうして、内部3が中空であることが特定され得る。 The fact that the interior 3 is hollow can be identified by the following method. A cross section of the skeleton 5 is taken using CP. Then, the cross section of the skeleton 5 is observed using SEM. In this way, it can be identified that the interior 3 is hollow.

 内部3は、耐アルカリ性を有する樹脂または耐アルカリ性を有する炭素繊維からなってもよい。そのため、メッシュ1は、より優れた耐アルカリ性を有する。骨格5の内部3は中実であるため、メッシュ1はより優れた機械的強度を有する。メッシュ1は、強アルカリ溶液を使用する水電解装置の水電解電極に好適に用いられ得る。 The interior 3 may be made of an alkali-resistant resin or an alkali-resistant carbon fiber. Therefore, the mesh 1 has better alkali resistance. Since the interior 3 of the skeleton 5 is solid, the mesh 1 has better mechanical strength. The mesh 1 can be suitably used as a water electrolysis electrode in a water electrolysis device that uses a strong alkaline solution.

 耐アルカリ性を有する樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、およびポリテトラフルオロエチレンからなる群より選択される少なくとも1種の樹脂であってもよい。内部3は、骨格本体2よりも柔軟性を有する材料で形成されてもよい。内部3は、骨格本体2よりも小さな比重を有する材料で形成されてもよい。そのため、金属(すなわち、ニッケルまたはニッケル合金)と、該金属(ニッケルまたはニッケル合金)に比して柔軟性が高い樹脂とが、複合材を形成する。骨格5は、複合材で形成される。そのため、より優れた機械的強度とより低い電気抵抗とを有し、且つ、より軽量であるメッシュ1を提供することができる。 The alkali-resistant resin may be at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyester, nylon, and polytetrafluoroethylene. The interior 3 may be formed of a material that is more flexible than the skeleton body 2. The interior 3 may be formed of a material that has a smaller specific gravity than the skeleton body 2. Therefore, a composite material is formed of a metal (i.e., nickel or nickel alloy) and a resin that is more flexible than the metal (nickel or nickel alloy). The skeleton 5 is formed of a composite material. Therefore, a mesh 1 that has better mechanical strength, lower electrical resistance, and is lighter can be provided.

 耐アルカリ性を有する炭素繊維は、ポリアクリロニトリル(PAN)焼成炭素繊維およびピッチ系炭素繊維からなる群より選択される少なくとも1種の炭素繊維であってもよい。これによって、金属(すなわち、ニッケルまたはニッケル合金)と、該金属(ニッケルまたはニッケル合金)に比して柔軟性が高い炭素繊維とが、複合材を形成する。骨格5は、複合材で形成される。そのため、より優れた機械的強度とより低い電気抵抗とを有し、且つ、より軽量であるメッシュ1を提供することができる。 The alkali-resistant carbon fiber may be at least one type of carbon fiber selected from the group consisting of polyacrylonitrile (PAN) sintered carbon fiber and pitch-based carbon fiber. This allows the metal (i.e., nickel or nickel alloy) and the carbon fiber, which is more flexible than the metal (nickel or nickel alloy), to form a composite material. The skeleton 5 is formed of the composite material. Therefore, it is possible to provide a mesh 1 that has superior mechanical strength, lower electrical resistance, and is lighter in weight.

 内部3が耐アルカリ性を有する樹脂または耐アルカリ性を有する炭素繊維からなることは、以下の方法により特定することができる。先ず、メッシュ1の質量(以下、「第1質量」とも記す。)を測定する。次に、メッシュ1を6mol/L程度のKOH溶液に、70℃、1週間の条件下で浸漬させる。次に、浸漬後のメッシュ1を水洗した後、乾燥する。次に、乾燥後のメッシュ1の質量(以下、「第2質量」とも記す。)を測定する。次に、「[{(第1質量)-(第2質量)}/(第1質量)]×100」を算出する。「[{(第1質量)-(第2質量)}/(第1質量)]×100」が5パーセント以下である場合、「内部3が耐アルカリ性を有する樹脂または耐アルカリ性を有する炭素繊維からなること」と特定される。  The fact that the inner part 3 is made of an alkali-resistant resin or an alkali-resistant carbon fiber can be identified by the following method. First, the mass of the mesh 1 (hereinafter also referred to as the "first mass") is measured. Next, the mesh 1 is immersed in a KOH solution of about 6 mol/L at 70°C for one week. Next, the immersed mesh 1 is washed with water and then dried. Next, the mass of the dried mesh 1 (hereinafter also referred to as the "second mass") is measured. Next, "[{(first mass) - (second mass)}/(first mass)] x 100" is calculated. If "[{(first mass) - (second mass)}/(first mass)] x 100" is 5% or less, it is identified that "the inner part 3 is made of an alkali-resistant resin or an alkali-resistant carbon fiber."

 耐アルカリ性を有する炭素繊維の線径は、0.05mm以上0.5mm以下であってもよい。そのため、より優れた機械的強度とより低い電気抵抗とを有し、且つ、より軽量であるメッシュ1を提供することができる。耐アルカリ性を有する炭素繊維の線径の下限は、0.05mm以上であってもよく、0.07mm以上であってもよい。耐アルカリ性を有する炭素繊維の線径の上限は、0.5mm以下であってもよく、0.2mm以下であってもよく、0.1mm以下であってもよい。耐アルカリ性を有する炭素繊維の線径は、0.05mm以上0.2mm以下であってもよく、0.07mm以上0.1mm以下であってもよい。 The wire diameter of the alkali-resistant carbon fiber may be 0.05 mm or more and 0.5 mm or less. Therefore, it is possible to provide a mesh 1 that has better mechanical strength, lower electrical resistance, and is lighter. The lower limit of the wire diameter of the alkali-resistant carbon fiber may be 0.05 mm or more, or 0.07 mm or more. The upper limit of the wire diameter of the alkali-resistant carbon fiber may be 0.5 mm or less, 0.2 mm or less, or 0.1 mm or less. The wire diameter of the alkali-resistant carbon fiber may be 0.05 mm or more and 0.2 mm or less, or 0.07 mm or more and 0.1 mm or less.

 耐アルカリ性を有する炭素繊維の線径は、「JISR7607:2000」の「炭素繊維-単繊維の直径および断面積」の試験方法に従って、特定することができる。 The diameter of alkali-resistant carbon fibers can be determined according to the test method for "Carbon fibers - Single fiber diameter and cross-sectional area" in "JIS R7607:2000."

 耐アルカリ性を有する炭素繊維の密度は、1.7g/cm以上1.9g/cm以下であってもよい。そのため、より優れた機械的強度とより低い電気抵抗とを有し、且つ、より軽量であるメッシュ1を提供することができる。耐アルカリ性を有する炭素繊維の密度の下限は、1.79g/cm以上であってもよく、1.80g/cm以上であってもよく、1.81g/cm以上であってもよい。耐アルカリ性を有する炭素繊維の密度の上限は、1.9g/cm以下であってもよく、1.85g/cm以下であってもよく、1.83g/cm以下であってもよい。耐アルカリ性を有する炭素繊維の密度は、1.79g/cm以上1.85g/cm以下であってもよく、1.81g/cm以上1.83g/cm以下であってもよい。 The density of the alkali-resistant carbon fiber may be 1.7 g/cm 3 or more and 1.9 g/cm 3 or less. Therefore, it is possible to provide a mesh 1 that has better mechanical strength, lower electrical resistance, and is lighter. The lower limit of the density of the alkali-resistant carbon fiber may be 1.79 g/cm 3 or more, 1.80 g/cm 3 or more, or 1.81 g/cm 3 or more. The upper limit of the density of the alkali-resistant carbon fiber may be 1.9 g/cm 3 or less, 1.85 g/cm 3 or less, or 1.83 g/cm 3 or less. The density of the alkali-resistant carbon fiber may be 1.79 g/cm 3 or more and 1.85 g/cm 3 or less, or 1.81 g/cm 3 or more and 1.83 g/cm 3 or less.

 耐アルカリ性を有する炭素繊維の密度は、「JISR7603:1999」の「炭素繊維-密度」の試験方法に従って、特定することができる。 The density of alkali-resistant carbon fiber can be determined according to the test method for "carbon fiber density" in "JIS R7603:1999."

 <第1比率、第2比率>
 図3を参照して、複数のノード部7の各々によって繋がれている2以上の支柱部6のうちの一つの支柱部6の長手方向に沿うノード部7の中央の断面において、内部3の長径D1に対する内部3の短径D2の第1比率D2/D1は、0.01以上0.9以下であってもよい。内部3の長径D1は、当該一つの支柱部6の長手方向に沿うノード部7の中央の断面におけるメッシュ1の面内方向の内部3の長さである。内部3の短径D2は、当該一つの支柱部6の長手方向に沿うノード部7の中央の断面におけるメッシュ1の厚さ方向の内部3の長さである。
<First ratio, second ratio>
3 , in a cross section at the center of a node portion 7 along the longitudinal direction of one of two or more strut portions 6 connected by each of the multiple node portions 7, a first ratio D2/D1 of a minor diameter D2 of the interior portion 3 to a major diameter D1 of the interior portion 3 may be 0.01 or more and 0.9 or less. The major diameter D1 of the interior portion 3 is the length of the interior portion 3 in the in-plane direction of the mesh 1 in the cross section at the center of the node portion 7 along the longitudinal direction of the one strut portion 6. The minor diameter D2 of the interior portion 3 is the length of the interior portion 3 in the thickness direction of the mesh 1 in the cross section at the center of the node portion 7 along the longitudinal direction of the one strut portion 6.

 図2を参照して、複数のノード部7の各々によって繋がれている2以上の支柱部6のうちの一つの支柱部6の長手方向に垂直な当該一つの支柱部6の中央の断面において、内部3の第1長さD3に対する内部3の第2長さD4の第2比率D4/D3は、0.1以上1.0以下であってもよい。内部3の第1長さD3は、当該一つの支柱部6の中央の断面におけるメッシュ1の面内方向の内部3の長さである。内部3の第2長さD4は、当該一つの支柱部6の中央の断面におけるメッシュ1の厚さ方向の内部3の長さである。 Referring to FIG. 2, in a central cross section of one of two or more strut sections 6 connected by each of the multiple node sections 7, perpendicular to the longitudinal direction of the one strut section 6, a second ratio D4/D3 of the second length D4 of the interior 3 to the first length D3 of the interior 3 may be 0.1 or more and 1.0 or less. The first length D3 of the interior 3 is the length of the interior 3 in the in-plane direction of the mesh 1 in the central cross section of the one strut section 6. The second length D4 of the interior 3 is the length of the interior 3 in the thickness direction of the mesh 1 in the central cross section of the one strut section 6.

 そのため、メッシュ1の表面の凹凸が減少する。メッシュ1に隣接して設けられる部材がメッシュ1によって破られることが防止される。当該部材が、ゼロギャップ型の水電解セルの隔膜のような絶縁部材である場合、絶縁部材の絶縁性が確保され得る。また、内部3が中空である場合には、メッシュ1の表面積を大きく保ちつつ、ノード部7の破損を生じ難くなる。そのため、より優れた機械的強度とより低い電気抵抗とを有し、且つ、より軽量であるメッシュ1を提供することができる。 As a result, the surface irregularities of the mesh 1 are reduced. Members adjacent to the mesh 1 are prevented from being broken by the mesh 1. If the member is an insulating member such as a diaphragm in a zero-gap type water electrolysis cell, the insulating properties of the insulating member can be ensured. Furthermore, if the interior 3 is hollow, the surface area of the mesh 1 is kept large while the node portion 7 is less likely to be damaged. Therefore, it is possible to provide a mesh 1 that has superior mechanical strength, lower electrical resistance, and is lighter in weight.

 第1比率D2/D1の下限は、0.01以上であってもよく、0.05以上であってもよく、0.1以上であってもよい。第1比率D2/D1の上限は、0.9以下であってもよく、0.5以下であってもよく、0.4以下であってもよい。第1比率D2/D1は、0.05以上0.5以下であってもよく、0.1以上0.4以下であってもよい。 The lower limit of the first ratio D2/D1 may be 0.01 or more, 0.05 or more, or 0.1 or more. The upper limit of the first ratio D2/D1 may be 0.9 or less, 0.5 or less, or 0.4 or less. The first ratio D2/D1 may be 0.05 or more and 0.5 or less, or 0.1 or more and 0.4 or less.

 第1比率D2/D1は、以下の方法により特定することができる。CPによって、複数のノード部7の各々によって繋がれている2以上の支柱部6のうちの一つの支柱部6の長手方向に沿うノード部7の中央の断面を出す。それから、ノード部7の中央の断面をSEMで観察する。ノード部7の中央の断面において、任意の10箇所の第1比率D2/D1の平均値を算出する。こうして、第1比率D2/D1は特定され得る。 The first ratio D2/D1 can be determined by the following method. A central cross section of the node portion 7 along the longitudinal direction of one of two or more support portions 6 connected by each of the multiple node portions 7 is taken using a CP. The central cross section of the node portion 7 is then observed using an SEM. The average value of the first ratio D2/D1 at any ten points on the central cross section of the node portion 7 is calculated. In this way, the first ratio D2/D1 can be determined.

 第2比率D4/D3の下限は、0.1以上であってもよく、0.2以上であってもよく、0.4以上であってもよい。第2比率D4/D3の上限は、1.0以下であってもよく、0.8以下であってもよく、0.5以下であってもよい。第2比率D4/D3は、0.2以上0.8以下であってもよく、0.4以上0.5以下であってもよい。 The lower limit of the second ratio D4/D3 may be 0.1 or more, 0.2 or more, or 0.4 or more. The upper limit of the second ratio D4/D3 may be 1.0 or less, 0.8 or less, or 0.5 or less. The second ratio D4/D3 may be 0.2 or more and 0.8 or less, or 0.4 or more and 0.5 or less.

 第2比率D4/D3は、以下の方法により特定することができる。CPによって、複数のノード部7の各々によって繋がれている2以上の支柱部6のうちの一つの支柱部6の長手方向に垂直な支柱部6の中央の断面を出す。それから、支柱部6の中央の断面をSEMで観察する。支柱部6の中央の断面において、任意の10箇所の第2比率D4/D3の平均値を算出する。こうして、第2比率D4/D3は特定され得る。 The second ratio D4/D3 can be determined by the following method. A central cross section of one of two or more support sections 6 connected by each of a plurality of node sections 7 is taken using CP, the central cross section of the support section 6 being perpendicular to the longitudinal direction of the support section 6. The central cross section of the support section 6 is then observed using SEM. The average value of the second ratio D4/D3 at any ten points on the central cross section of the support section 6 is calculated. In this way, the second ratio D4/D3 can be determined.

 <用途>
 本実施形態に係るメッシュ1は、水電解電極として用いられ得る。また、本実施形態に係るメッシュ1は、例えば、固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形水蒸気電解セル、水電解セルまたは電磁波シールドなどにも好適に用いられ得る。なお、水電解セルとして、アルカリ水電解セルおよびアニオン交換膜水電解セルが例示される。
<Applications>
The mesh 1 according to the present embodiment can be used as a water electrolysis electrode. The mesh 1 according to the present embodiment can also be suitably used in, for example, a solid oxide fuel cell, a solid oxide steam electrolysis cell, a water electrolysis cell, or an electromagnetic wave shield. Examples of water electrolysis cells include an alkaline water electrolysis cell and an anion exchange membrane water electrolysis cell.

 [メッシュ1の製造方法]
 図4を参照して、本実施形態に係るメッシュ1の製造方法を説明する。
[Method of manufacturing mesh 1]
A method for manufacturing the mesh 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG.

 本実施形態に係るメッシュ1の製造方法は、例えば、生地を準備する工程(ステップS1)と、メッシュ中間体を得る工程(ステップS2)と、メッシュ中間体の表面にめっきを施す工程(ステップS3)とをこの順で含む。また、本実施形態に係るメッシュ1の製造方法は、めっき工程(ステップS3)の後で、更に、熱処理工程(ステップS4)を含んでもよい。本実施形態に係るメッシュ1の製造方法は、圧延工程(ステップS5)をさらに含んでもよい。 The method for manufacturing mesh 1 according to this embodiment includes, for example, a step of preparing a fabric (step S1), a step of obtaining a mesh intermediate (step S2), and a step of plating the surface of the mesh intermediate (step S3), in this order. Furthermore, the method for manufacturing mesh 1 according to this embodiment may further include a heat treatment step (step S4) after the plating step (step S3). The method for manufacturing mesh 1 according to this embodiment may further include a rolling step (step S5).

 ≪ステップS1≫
 ステップS1では、生地を準備する。生地は、市販品を購入することによって準備してもよく、従来公知の方法で製造することにより準備してもよい。
<Step S1>
In step S1, a dough is prepared. The dough may be prepared by purchasing a commercially available product, or may be prepared by manufacturing the dough by a conventionally known method.

 生地の織方は、平織り、綾織り、朱子織り、平畳織り、杉綾織り、綾畳織り、ハニカム織り、および3Dファブリック織りなどからなる群より選択される1種の織方であってもよい。生地の線径は、特に制限されないが、例えば、0.007mm以上2mm以下であってもよい。生地の目開きは、特に制限されないが、例えば、0.004mm以上1mm以下であってもよい。生地のピッチは、特に制限されないが、例えば、0.007mm以上3mm以下であってもよい。 The weave of the fabric may be one type of weave selected from the group consisting of plain weave, twill weave, satin weave, plain tatami weave, herringbone twill weave, twill tatami weave, honeycomb weave, and 3D fabric weave. The wire diameter of the fabric is not particularly limited, but may be, for example, 0.007 mm or more and 2 mm or less. The mesh size of the fabric is not particularly limited, but may be, for example, 0.004 mm or more and 1 mm or less. The pitch of the fabric is not particularly limited, but may be, for example, 0.007 mm or more and 3 mm or less.

 生地は、上述した耐アルカリ性を有する樹脂または耐アルカリ性を有する炭素繊維からなってもよい。炭素繊維は、導電性を有する。そのため、生地が耐アルカリ性を有する炭素繊維からなる場合には、後述するステップS2を省略し得る。 The fabric may be made of the above-mentioned alkali-resistant resin or alkali-resistant carbon fiber. Carbon fiber is conductive. Therefore, if the fabric is made of alkali-resistant carbon fiber, step S2 described below may be omitted.

 ≪ステップS2≫
 ステップS2では、生地の表面に導電被覆層を形成する。例えば、生地の表面に対し、導電性ペーストを塗布する。それから、導電性ペーストから溶媒を揮発させる。こうして、メッシュ中間体が得られる。導電性ペーストにおいて、溶媒100質量部に対し、導電性カーボン粒子が3質量部以上50質量部以下であってもよい。溶媒としては、例えば水などが挙げられる。導電性カーボン粒子としては、例えば天然黒鉛、人造黒鉛などが挙げられる。本開示において、「導電性」は「電気伝導性」を意味する。
<Step S2>
In step S2, a conductive coating layer is formed on the surface of the fabric. For example, a conductive paste is applied to the surface of the fabric. Then, the solvent is evaporated from the conductive paste. In this manner, a mesh intermediate is obtained. In the conductive paste, the conductive carbon particles may be 3 parts by mass or more and 50 parts by mass or less per 100 parts by mass of the solvent. Examples of the solvent include water. Examples of the conductive carbon particles include natural graphite and artificial graphite. In this disclosure, "conductive" means "electrically conductive".

 ≪ステップS3≫
 ステップS3では、メッシュ中間体の表面にニッケルめっきのようなめっきを施す。めっきは、従来公知の方法により実行することができる。なお、ニッケルめっきにおいて、Niと、Co、Cr、Sn、CuまたはFeなどとを、同時にめっきしてもよく、ニッケルめっきを実行した後、Co、Cr、Sn、CuまたはFeなどをめっきしてもよい。内部が生地である骨格5を有するメッシュ1は、ステップS1からステップS3によって得られる。内部が中空である骨格5を有するメッシュ1を得るために、ステップS4を実行する。
<Step S3>
In step S3, plating such as nickel plating is applied to the surface of the mesh intermediate. The plating can be performed by a conventionally known method. In the nickel plating, Ni and Co, Cr, Sn, Cu, Fe, etc. may be plated simultaneously, or Co, Cr, Sn, Cu, Fe, etc. may be plated after nickel plating. The mesh 1 having the skeleton 5 with a bare interior is obtained by steps S1 to S3. Step S4 is performed to obtain the mesh 1 having the skeleton 5 with a hollow interior.

 ≪ステップS4≫
 ステップS4では、めっきが施されたメッシュ中間体を熱処理する。この熱処理によって、生地は除去されて、骨格5の内部は中空になる。熱処理の条件は特に制限されないが、例えば、熱処理温度は800℃以上1200℃以下であってもよく、熱処理時間は5分以上60分以下であってもよい。こうして、内部が中空である骨格5を有するメッシュ1が得られる。
<Step S4>
In step S4, the plated mesh intermediate is heat-treated. This heat treatment removes the base material and makes the inside of the skeleton 5 hollow. The conditions of the heat treatment are not particularly limited, but for example, the heat treatment temperature may be 800° C. or higher and 1200° C. or lower, and the heat treatment time may be 5 minutes or higher and 60 minutes or lower. In this way, the mesh 1 having the skeleton 5 with a hollow interior is obtained.

 ≪ステップS5≫
 ステップS5は、メッシュ1の厚さを調整するために実行される圧延工程である。ステップS3で得られた内部が中空である骨格5を有するメッシュ1、または、ステップS4で得られた内部が中空である骨格5を有するメッシュ1を圧延する。図3に示されるように、メッシュ1の厚さ方向における内部の長さが減少して、メッシュ1の厚さが減少する。メッシュ1の厚さ方向における内部の長さは、メッシュ1の面内方向における内部の長さよりも小さくなる。こうして、メッシュ1の厚さが調整される。
<Step S5>
Step S5 is a rolling process carried out to adjust the thickness of the mesh 1. The mesh 1 having the hollow skeleton 5 obtained in step S3, or the mesh 1 having the hollow skeleton 5 obtained in step S4 is rolled. As shown in FIG. 3, the internal length of the mesh 1 in the thickness direction is reduced, and the thickness of the mesh 1 is reduced. The internal length of the mesh 1 in the thickness direction is smaller than the internal length in the in-plane direction of the mesh 1. In this way, the thickness of the mesh 1 is adjusted.

 (実施例)
 本実施形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施形態が限定されるものではない。
(Example)
The present embodiment will be described in more detail with reference to examples, although the present embodiment is not limited to these examples.

 ≪試料1から試料21に係るメッシュの準備≫
 以下の方法で、試料1から試料21に係るメッシュを製造した。
<Preparation of Meshes for Samples 1 to 21>
Meshes relating to Samples 1 to 21 were produced by the following method.

 <生地準備工程>
 表1に記載の樹脂からなり、且つ、織方、線径、目開き、およびピッチが表1に記載の通りである、生地を、市販品を購入することにより準備した。
<Dough preparation process>
Fabrics made of the resins shown in Table 1 and having weave, wire diameter, mesh size, and pitch as shown in Table 1 were prepared by purchasing commercially available products.

 <メッシュ中間体形成工程>
 水(溶媒)100質量部に対し、炭素原子を含む原料として人造黒鉛(導電性カーボン粒子)およびアクリル系接着剤を用いて、人造黒鉛(導電性カーボン粒子)を表1に記載の質量部で分散させることにより、導電性ペーストを準備した。次に、生地の表面に導電性ペーストを塗布した。次に、80℃、0.1時間の条件で導電性ペーストを真空乾燥させて、導電性ペーストから水(溶媒)を揮発させた。こうして、メッシュ中間体を得た。
<Mesh intermediate formation process>
A conductive paste was prepared by dispersing artificial graphite (conductive carbon particles) in 100 parts by mass of water (solvent) using artificial graphite (conductive carbon particles) and an acrylic adhesive as raw materials containing carbon atoms in the parts by mass shown in Table 1. Next, the conductive paste was applied to the surface of the fabric. Next, the conductive paste was vacuum-dried at 80°C for 0.1 hours to volatilize the water (solvent) from the conductive paste. In this way, a mesh intermediate was obtained.

 <めっき工程>
 メッシュ中間体に、以下のめっき浴の組成および電解条件でニッケルめっきを実行することによって、メッシュを得た。
<Plating process>
The mesh intermediate was subjected to nickel plating using the following plating bath composition and electrolysis conditions to obtain a mesh.

 (めっき浴の組成)
 塩(水溶液):スルファミン酸ニッケル(めっき浴において、ニッケルを表2に記載の濃度で含む)
 ホウ酸:表2に記載の通り
 pH:表2に記載の通り
 (電解条件)
 温度:60℃
 電流密度:10A/dm
 アノード:ニッケルペレット陽極
 時間:金属種および目付量に合わせて調整した。
(Composition of plating bath)
Salt (aqueous solution): Nickel sulfamate (the plating bath contains nickel at the concentration shown in Table 2)
Boric acid: as shown in Table 2 pH: as shown in Table 2 (Electrolysis conditions)
Temperature: 60°C
Current density: 10A/ dm2
Anode: Nickel pellet anode Time: Adjusted according to the metal type and coating weight.

 <熱処理工程>
 試料1から試料21に係るメッシュのうち、試料1から試料20に係るメッシュを、表2に記載の温度および時間の条件で熱処理することによって、内部が中空である骨格5を有する試料1から試料20に係るメッシュを得た。熱処理工程は、大気雰囲気で樹脂を燃焼させる焙焼工程と、焙焼工程で酸化された骨格の表面の金属成分を還元雰囲気で還元する還元工程とを含む。なお、表2の「熱処理工程」欄の「温度[℃]」欄および「時間[分]」欄に「-」と記載されている場合、熱処理工程が実行されなかったことを意味する。
<Heat treatment process>
Among the meshes according to Samples 1 to 21, the meshes according to Samples 1 to 20 were heat-treated under the temperature and time conditions shown in Table 2 to obtain meshes according to Samples 1 to 20 having a hollow skeleton 5. The heat treatment process includes a roasting process in which the resin is burned in an air atmosphere, and a reduction process in which the metal components on the surface of the skeleton oxidized in the roasting process are reduced in a reducing atmosphere. Note that when "-" is written in the "Temperature [°C]" and "Time [min]" columns of the "Heat Treatment Process" column in Table 2, it means that the heat treatment process was not performed.

 以上により、試料1から試料21に係る「複数の支柱部と、表3に記載の数の支柱部を繋ぐノード部とを備える骨格で構成される、メッシュ」を製造した。 As a result of the above, "meshes composed of a skeleton having multiple support parts and node parts connecting the support parts in the number listed in Table 3" were manufactured for samples 1 to 21.

 ≪試料101に係るメッシュの準備≫
 太陽金網株式会社製のニッケルメッシュ(目付量:370g/m、ピッチ:0.75mm、線径:0.15mm、目開き:0.6mm、織方:平織り)を購入することにより、試料101に係るメッシュを準備した。試料101では、ニッケル線が交差しているにすぎず、ニッケル線同士が金属結合によって繋がっていない。そのため、試料101では、ノード部が形成されておらず、ノード部を繋ぐ支柱部も無い(表3を参照)。
<Preparation of Mesh for Sample 101>
A nickel mesh (area weight: 370 g/ m2 , pitch: 0.75 mm, wire diameter: 0.15 mm, mesh size: 0.6 mm, weave: plain weave) manufactured by Taiyo Wire Mesh Co., Ltd. was purchased to prepare the mesh for sample 101. In sample 101, the nickel wires are merely crossed, and are not connected to each other by metallic bonds. Therefore, in sample 101, no nodes are formed, and there are no supports connecting the nodes (see Table 3).

 ≪試料102に係るメッシュの準備≫
 以下の方法により、試料102に係る「複数の支柱部と、表3に記載の数の支柱部を繋ぐノード部とを備える骨格で構成される、メッシュ」を準備した。先ず、試料101のメッシュに、めっき量が130g/mとなるように、以下のめっき浴の組成および電解条件で、ニッケルめっきを実行した。
<Preparation of Mesh for Sample 102>
The "mesh composed of a skeleton having a plurality of struts and nodes connecting the struts in the number shown in Table 3" according to sample 102 was prepared by the following method. First, nickel plating was performed on the mesh of sample 101 with the following plating bath composition and electrolysis conditions so that the plating amount was 130 g/ m2 .

 (めっき浴の組成)
 塩(水溶液):スルファミン酸ニッケル(めっき浴において、ニッケルを90g/Lで含む)
 ホウ酸:20g/L
 pH:4
 (電解条件)
 温度:60℃
 電流密度:10A/dm
 アノード:ニッケルペレット陽極
 時間:金属種および目付量に合わせて調整した。
(Composition of plating bath)
Salt (aqueous solution): Nickel sulfamate (containing 90 g/L of nickel in the plating bath)
Boric acid: 20g/L
pH: 4
(Electrolysis conditions)
Temperature: 60°C
Current density: 10A/ dm2
Anode: Nickel pellet anode Time: Adjusted according to the metal type and coating weight.

 次に、1000℃、30分の条件下で、熱処理を実行することにより、試料102に係る「複数の支柱部と、表3に記載の数の支柱部を繋ぐノード部とを備える骨格で構成される、メッシュ」を得た。 Next, heat treatment was performed at 1000°C for 30 minutes to obtain "a mesh composed of a skeleton having multiple support parts and nodes connecting the support parts in the number shown in Table 3" for sample 102.

 ≪試料103に係るメッシュの準備≫
 以下の方法により、試料103に係るメッシュを準備した。先ず、水(溶媒)100質量部に対し、炭素原子を含む原料として人造黒鉛(導電性カーボン粒子)と、アクリル系接着剤とを用いて、人造黒鉛(導電性カーボン粒子)を10質量部で分散させることにより、導電性ペーストを準備した。次に、180μmの線径を有するポリプロピレンの単繊維の表面に、導電性ペーストを塗布した。次に、80℃、0.1時間の条件で導電性ペーストを真空乾燥した。導電性ペーストから水(溶媒)を揮発させることにより、導電性を有する単繊維を得た。次に、導電性を有する単繊維に、めっきの平均厚さが5μmとなるように、以下のめっき浴の組成および電解条件で、ニッケルめっきを実行した。なお、めっきの平均厚さは、ニッケルめっきが施された導電性を有する単繊維のうち任意の5箇所の単繊維の長手方向に垂直な断面の各々において、単繊維の表面からめっきの表面までの最短距離を測定し、該5箇所の最短距離の平均値を算出することにより特定した。
<Preparation of mesh for sample 103>
The mesh of sample 103 was prepared by the following method. First, a conductive paste was prepared by dispersing 10 parts by mass of artificial graphite (conductive carbon particles) as a raw material containing carbon atoms in 100 parts by mass of water (solvent) using an acrylic adhesive and artificial graphite (conductive carbon particles). Next, the conductive paste was applied to the surface of a polypropylene single fiber having a wire diameter of 180 μm. Next, the conductive paste was vacuum dried at 80° C. for 0.1 hours. Water (solvent) was volatilized from the conductive paste to obtain a conductive single fiber. Next, nickel plating was performed on the conductive single fiber with the following plating bath composition and electrolysis conditions so that the average thickness of the plating was 5 μm. The average thickness of the plating was determined by measuring the shortest distance from the surface of the single fiber to the surface of the plating at each of five arbitrary locations of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the conductive single fiber plated with nickel, and calculating the average value of the shortest distances at the five locations.

 (めっき浴の組成)
 塩(水溶液):スルファミン酸ニッケル(めっき浴において、ニッケルを90g/Lで含む)
 ホウ酸:20g/L
 pH:4
 (電解条件)
 温度:60℃
 電流密度:10A/dm
 アノード:ニッケルペレット陽極
 時間:金属種および目付量に合わせて調整した。
(Composition of plating bath)
Salt (aqueous solution): Nickel sulfamate (containing 90 g/L of nickel in the plating bath)
Boric acid: 20g/L
pH: 4
(Electrolysis conditions)
Temperature: 60°C
Current density: 10A/ dm2
Anode: Nickel pellet anode Time: Adjusted according to the metal type and coating weight.

 次に、ニッケルめっきが実行された単繊維を平織りで編むことにより、以下のピッチ、目開きを有するメッシュ中間体を得た。次に、メッシュ中間体に対し、1000℃、30分の条件下で、熱処理を実行することにより、試料103に係るメッシュを得た。試料103では、ニッケルめっきが施された単繊維が交差しているにすぎず、ニッケルめっきが施された単繊維同士が金属結合によって繋がっていない。そのため、試料103では、ノード部が形成されておらず、ノード部を繋ぐ支柱部もない(表3を参照)。 Then, the nickel-plated monofilaments were woven in a plain weave to obtain a mesh intermediate having the following pitch and mesh size. The mesh intermediate was then heat-treated at 1000°C for 30 minutes to obtain the mesh of sample 103. In sample 103, the nickel-plated monofilaments are merely crossed, and are not connected to each other by metallic bonds. Therefore, in sample 103, no nodes are formed, and there are no supports connecting the nodes (see Table 3).

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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
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 ≪メッシュの特性評価≫
 <骨格の構造>
 「骨格本体と、骨格本体に囲まれた内部とからなる骨格」の有無を、上述した方法により特定した。得られた結果を、表3の「骨格本体+内部の有無」の欄に記す。
<Mesh characteristic evaluation>
<Skeletal structure>
The presence or absence of "a skeleton consisting of a skeleton main body and an interior surrounded by the skeleton main body" was identified by the method described above. The results obtained are shown in the "Presence or absence of skeleton main body + interior" column in Table 3.

 <骨格本体の組成>
 骨格本体におけるニッケルの含有率を、上述した方法により特定した。得られた結果を、表3の「骨格本体」欄の「Ni含有率[質量%]」欄に記す。また、骨格本体における第1原子の含有率を、上述した方法により特定した。得られた結果を、表3の「骨格本体」欄の「第1原子含有率[質量%]」欄に記す。
<Composition of the skeleton>
The nickel content in the skeletal body was determined by the method described above. The results obtained are shown in the "Ni content [mass%]" column of the "skeletal body" column in Table 3. The content of the first atom in the skeletal body was determined by the method described above. The results obtained are shown in the "First atom content [mass%]" column of the "skeletal body" column in Table 3.

 <第1比率D2/D1および第2比率D4/D3>
 複数のノード部の各々によって繋がれている2以上の支柱部のうちの一つの支柱部の長手方向に沿うノード部の中央の断面において、内部の長径D1に対する内部の短径D2の第1比率D2/D1を、上述した方法により特定した。得られた結果を、表3の「D2/D1」の欄に記す。また、複数のノード部の各々によって繋がれている2以上の支柱部のうちの一つの支柱部の長手方向に垂直な支柱部の中央の断面において、内部の第1長さD3に対する内部の第2長さD4の第2比率D4/D3を、上述した方法により特定した。得られた結果を、表3の「D4/D3」の欄に記す。
<First ratio D2/D1 and second ratio D4/D3>
In a central cross section of a node part along the longitudinal direction of one of two or more strut parts connected by each of the multiple node parts, a first ratio D2/D1 of the internal minor diameter D2 to the internal major diameter D1 was determined by the above-mentioned method. The obtained results are shown in the "D2/D1" column of Table 3. In addition, in a central cross section of a strut part perpendicular to the longitudinal direction of one of two or more strut parts connected by each of the multiple node parts, a second ratio D4/D3 of the internal second length D4 to the internal first length D3 was determined by the above-mentioned method. The obtained results are shown in the "D4/D3" column of Table 3.

 <メッシュの開口率>
 メッシュの開口率を、上述した方法により特定した。得られた結果を、表3の「メッシュの開口率[%]」の欄に記す。
<Mesh aperture ratio>
The mesh opening ratio was determined by the method described above. The results are shown in the "Mesh opening ratio [%]" column in Table 3.

 <支柱部の長手方向に垂直な断面における支柱部の平均円相当径>
 支柱部の長手方向に垂直な断面における支柱部の平均円相当径を、上述した方法により特定した。得られた結果を、表3の「平均円相当径[mm]」の欄に記す。
<Average circle equivalent diameter of the support part in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the support part>
The average equivalent circular diameter of the support portion in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the support portion was determined by the method described above. The results are shown in the "Average equivalent circular diameter [mm]" column of Table 3.

 <メッシュの機械的強度>
 メッシュの機械的強度を、株式会社島津製作所製の「オートグラフAGX-10NVD」(商標)を用いることにより特定した。得られた結果を表4の「機械的強度[N/10mm]」の欄に記す。表4の「機械的強度[N/10mm]」の欄に記載された数値が相対的に高いことは、メッシュの機械的強度が優れていることを意味する。
<Mechanical strength of mesh>
The mechanical strength of the mesh was determined using "Autograph AGX-10NVD" (trademark) manufactured by Shimadzu Corporation. The results obtained are shown in the "Mechanical strength [N/10 mm]" column of Table 4. A relatively high value shown in the "Mechanical strength [N/10 mm]" column of Table 4 means that the mechanical strength of the mesh is excellent.

 試料1から試料21に係るメッシュは、本実施形態の実施例に相当する。試料101から試料103に係るメッシュは、比較例に相当する。試料1から試料21に係るメッシュは、試料101から試料103に係るメッシュに比して、格別に優れた機械的強度を有することが分かった。 The meshes of Samples 1 to 21 correspond to examples of this embodiment. The meshes of Samples 101 to 103 correspond to comparative examples. It was found that the meshes of Samples 1 to 21 have exceptionally superior mechanical strength compared to the meshes of Samples 101 to 103.

 <メッシュの電気抵抗>
 メッシュの電気抵抗を以下の方法により特定した。各試料について、一辺の長さ5cmの正方形のメッシュを準備する。正方形のメッシュの第1角部からメッシュの縦方向と横方向とに各々5mm内側にある部分を、第1のクリップ端子で挟む。第1の角部に対して対角にある正方形のメッシュの第2の角部からメッシュの縦方向と横方向とに各々5mm内側にある部分を、第2のクリップ端子で挟む。第1のクリップ端子と第2のクリップ端子との間に電流を流し、日置電機株式会社製の「BT3562 BATTERY HiTESTER」を用いて、メッシュの電気抵抗を測定した。こうして得られた結果を、表4の「電気抵抗[mΩ]」の欄に記す。表4の「電気抵抗[mΩ]」の欄に記載された数値が相対的に低いことは、メッシュの電気抵抗が相対的に低いことを意味する。試料1から試料21に係るメッシュは、試料101及び試料103に係るメッシュに比して、格別に低い電気抵抗を有することが分かった。
<Mesh Electrical Resistance>
The electrical resistance of the mesh was determined by the following method. For each sample, a square mesh with a side length of 5 cm was prepared. The part of the square mesh that was 5 mm inside in the vertical and horizontal directions from the first corner of the mesh was clamped by a first clip terminal. The part of the square mesh that was 5 mm inside in the vertical and horizontal directions from the second corner of the square mesh that was diagonally opposite the first corner was clamped by a second clip terminal. A current was passed between the first clip terminal and the second clip terminal, and the electrical resistance of the mesh was measured using a "BT3562 BATTERY HiTESTER" manufactured by Hioki E.E.C. Corporation. The results thus obtained are shown in the "Electrical Resistance [mΩ]" column of Table 4. A relatively low value in the "Electrical Resistance [mΩ]" column of Table 4 means that the electrical resistance of the mesh is relatively low. It was found that the meshes of Samples 1 to 21 had significantly lower electrical resistance than the meshes of Samples 101 and 103.

 <骨格の目付量>
 骨格の目付量を、上述した方法により特定した。得られた結果を、表4の「目付量[g/m]」の欄に記す。骨格の目付量が相対的に低いことは、メッシュが相対的に軽量であることを意味する。試料1から試料21に係るメッシュは、試料102に係るメッシュに比して、格別に軽量であることが分かった。
<Frame Weight>
The basis weight of the skeleton was determined by the method described above. The results obtained are shown in the "Basis Weight [g/ m2 ]" column of Table 4. A relatively low basis weight of the skeleton means that the mesh is relatively light. It was found that the meshes of Samples 1 to 21 were significantly lighter than the mesh of Sample 102.

 <絶縁性評価試験>
 2枚のメッシュによって挟まれた隔膜の絶縁性を、以下の方法により評価した。先ず、20μm厚のポリエチレン(PE)隔膜を2枚のメッシュで挟むことにより、積層体を得た。PE隔膜は、絶縁性を有している。次に、積層体に10t/cmの圧力を印加しながら、2枚のメッシュ間に電流を流して、積層体の電気抵抗を測定した。以下の評価基準に基づいて、2枚のメッシュによって挟まれた隔膜の絶縁性を評価した。積層体の電気抵抗が10MΩ以上である場合に、評価基準Aが与えられる。積層体の電気抵抗が100kΩ以上10MΩ未満である場合に、評価基準Bが与えられる。積層体の電気抵抗が100kΩ未満である場合に、評価基準Cが与えられる。得られた結果を、表4の「絶縁性」の欄に記す。本開示において、絶縁性とは、隔膜の漏電の生じ難さを意味する。2枚のメッシュ間が「短絡あり」の状態になると、隔膜で漏電が生じ易くなって、隔膜の絶縁性が低下する。評価基準がAまたはBであることは、積層体を加圧しても隔膜がメッシュによって破られず、2枚のメッシュによって挟まれた隔膜の絶縁性が確保されていることを意味する。
<Insulation evaluation test>
The insulating property of the diaphragm sandwiched between two meshes was evaluated by the following method. First, a laminate was obtained by sandwiching a 20 μm-thick polyethylene (PE) diaphragm between two meshes. The PE diaphragm has insulating properties. Next, a pressure of 10 t/cm 2 was applied to the laminate, and a current was passed between the two meshes to measure the electrical resistance of the laminate. The insulating property of the diaphragm sandwiched between two meshes was evaluated based on the following evaluation criteria. When the electrical resistance of the laminate was 10 MΩ or more, evaluation criterion A was given. When the electrical resistance of the laminate was 100 kΩ or more and less than 10 MΩ, evaluation criterion B was given. When the electrical resistance of the laminate was less than 100 kΩ, evaluation criterion C was given. The obtained results are shown in the "insulating property" column of Table 4. In the present disclosure, insulating property means the resistance of the diaphragm to electric leakage. When the two meshes are in a "short circuit" state, electrical leakage is likely to occur in the diaphragm, and the insulating properties of the diaphragm are reduced. An evaluation criterion of A or B means that the diaphragm is not broken by the mesh even when pressure is applied to the laminate, and the insulating properties of the diaphragm sandwiched between the two meshes are ensured.

 (評価基準)
A:短絡無し
B:微短絡あり
C:短絡あり
(Evaluation Criteria)
A: No short circuit B: Slight short circuit C: Short circuit

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004

 試料1から試料21に係る2枚のメッシュによって挟まれた隔膜の絶縁性は、試料101、102に係る2枚のメッシュによって挟まれた隔膜の絶縁性に比して優れていることが分かった。その理由は、試料1から試料21に係るメッシュではメッシュの表面の凹凸が減少するため、メッシュと隔膜との積層体を加圧しても、隔膜(例えば、ゼロギャップ型の水電解セルの隔膜など)がメッシュによって破られることが防止されるからである。 The insulating properties of the diaphragm sandwiched between two meshes in samples 1 to 21 were found to be superior to the insulating properties of the diaphragm sandwiched between two meshes in samples 101 and 102. This is because the meshes in samples 1 to 21 have reduced surface irregularities, so that even if pressure is applied to the mesh and diaphragm stack, the diaphragm (for example, the diaphragm of a zero-gap water electrolysis cell) is prevented from being broken by the mesh.

 以上により、試料1から試料21に係るメッシュは、優れた機械的強度と低い電気抵抗とを有することが分かった。また、試料1から試料21に係るメッシュによれば、2枚のメッシュによって挟まれた絶縁部材(例えば、隔膜)の絶縁性を確保することができることが分かった。 From the above, it was found that the meshes of Samples 1 to 21 have excellent mechanical strength and low electrical resistance. It was also found that the meshes of Samples 1 to 21 can ensure the insulation of the insulating member (e.g., a diaphragm) sandwiched between the two meshes.

 (実施形態2)
 図5及び図6を参照して、実施形態2のメッシュ1を説明する。本実施形態のメッシュ1は、実施形態1のメッシュ1と同様に構成されているが、本実施形態のメッシュ1に複数の溝17が設けられている点において、実施形態1のメッシュ1と異なっている。
(Embodiment 2)
The mesh 1 of the second embodiment will be described with reference to Figures 5 and 6. The mesh 1 of the second embodiment is configured similarly to the mesh 1 of the first embodiment, but differs from the mesh 1 of the first embodiment in that the mesh 1 of the second embodiment is provided with a plurality of grooves 17.

 メッシュ1は、主面10aと、主面10aとは反対側の主面10bとを有する。主面10aと主面10bとは、メッシュ1の厚さ方向において互いに離隔されている。平面視において、メッシュ1は、第1縁11と、第1縁11とは反対側の第2縁12と、第3縁13と、第3縁13とは反対側の第4縁14とを有している。第3縁13及び第4縁14は、各々、第1縁11と第2縁12とに接続されている。本明細書において、平面視は、特に断りが無い限り、図5に示される主面10aの平面視を意味する。 Mesh 1 has a main surface 10a and a main surface 10b opposite to main surface 10a. Main surface 10a and main surface 10b are spaced apart from each other in the thickness direction of mesh 1. In plan view, mesh 1 has a first edge 11, a second edge 12 opposite to first edge 11, a third edge 13, and a fourth edge 14 opposite to third edge 13. Third edge 13 and fourth edge 14 are connected to first edge 11 and second edge 12, respectively. In this specification, plan view means a plan view of main surface 10a shown in FIG. 5, unless otherwise specified.

 平面視において、骨格5は、格子の形状を有している。本実施形態では、格子は、四角格子であるが、三角格子または六角格子などであってもよい。格子を構成する複数の線条体15は、各々、第1縁11、第2縁12、第3縁13及び第4縁14のうちの一つから第1縁11、第2縁12、第3縁13及び第4縁14のうちの別の一つまで延在している。骨格5が図5に示されるように四角格子の形状を有している場合、複数の線条体15は複数の第1線条体15aと複数の第2線条体15bとで構成されており、格子は複数の第1線条体15aと複数の第2線条体15bとで形成されている。複数の第1線条体15aは、各々、第1縁11から第2縁12まで延在している。複数の第2線条体15bは、各々、第3縁13から第4縁14まで延在している。 In a plan view, the skeleton 5 has a lattice shape. In this embodiment, the lattice is a square lattice, but it may be a triangular lattice or a hexagonal lattice. The multiple filaments 15 constituting the lattice each extend from one of the first edge 11, the second edge 12, the third edge 13, and the fourth edge 14 to another one of the first edge 11, the second edge 12, the third edge 13, and the fourth edge 14. When the skeleton 5 has a square lattice shape as shown in FIG. 5, the multiple filaments 15 are composed of multiple first filaments 15a and multiple second filaments 15b, and the lattice is formed by multiple first filaments 15a and multiple second filaments 15b. The multiple first filaments 15a each extend from the first edge 11 to the second edge 12. The multiple second filaments 15b each extend from the third edge 13 to the fourth edge 14.

 メッシュ1の主面10aに、複数の溝17が形成されている。例えば、複数の溝17は、各々、細長い直線溝である。複数の溝17は、互いに平行である。平面視において、複数の溝17は、同一方向に延在している。複数の溝17は、各々、第1縁11から第2縁12まで延在している。複数の溝17の各々の長手方向は、第2線条体15bの長手方向に平行であってもよい。複数の溝17は、各々、第2線条体15bに平行に延在してもよい。 A plurality of grooves 17 are formed on the main surface 10a of the mesh 1. For example, each of the plurality of grooves 17 is a long, thin, straight groove. The plurality of grooves 17 are parallel to each other. In a plan view, the plurality of grooves 17 extend in the same direction. Each of the plurality of grooves 17 extends from the first edge 11 to the second edge 12. The longitudinal direction of each of the plurality of grooves 17 may be parallel to the longitudinal direction of the second filament 15b. Each of the plurality of grooves 17 may extend parallel to the second filament 15b.

 複数の溝17は、各々、深さdと幅Wとを有する。深さdは、メッシュ1のうち複数の溝17が形成されていない領域におけるノード部7の高さと、溝17内にあるノード部7の高さとの差によって与えられる。深さdは、メッシュ1の厚さTの10パーセント以上であってもよく、メッシュ1の厚さTの30パーセント以上であってもよい。深さdは、メッシュ1の厚さTの90パーセント以下であってもよい。本実施形態において、メッシュ1の厚さTは、複数の溝17が形成されていないノード部7の中央の厚さである。平面視において、複数の溝17の面積は、主面10aの面積の10パーセント以上であってもよく、主面10aの面積の30パーセント以上であってもよい。平面視において、複数の溝17の面積は、主面10aの面積の90パーセント以下であってもよい。本明細書において、複数の溝17の面積は、平面視における複数の溝17の総面積を意味する。 Each of the grooves 17 has a depth d and a width W. The depth d is given by the difference between the height of the node portion 7 in the area of the mesh 1 where the grooves 17 are not formed and the height of the node portion 7 in the groove 17. The depth d may be 10% or more of the thickness T of the mesh 1, or 30% or more of the thickness T of the mesh 1. The depth d may be 90% or less of the thickness T of the mesh 1. In this embodiment, the thickness T of the mesh 1 is the thickness of the center of the node portion 7 where the grooves 17 are not formed. In a plan view, the area of the grooves 17 may be 10% or more of the area of the main surface 10a, or 30% or more of the area of the main surface 10a. In a plan view, the area of the grooves 17 may be 90% or less of the area of the main surface 10a. In this specification, the area of the grooves 17 means the total area of the grooves 17 in a plan view.

 図7を参照して、本実施形態のメッシュ1の製造方法を説明する。本実施形態のメッシュ1の製造方法は、図4に示される実施形態1のメッシュ1の製造方法と同様の工程を含むが、本実施形態のメッシュ1の製造方法は溝形成工程(ステップS6)をさらに含む点において、実施形態1のメッシュ1の製造方法と異なっている。 The method for manufacturing mesh 1 of this embodiment will be described with reference to FIG. 7. The method for manufacturing mesh 1 of this embodiment includes the same steps as the method for manufacturing mesh 1 of embodiment 1 shown in FIG. 4, but differs from the method for manufacturing mesh 1 of embodiment 1 in that the method for manufacturing mesh 1 of this embodiment further includes a groove forming step (step S6).

 溝形成工程(ステップS6)は、圧延工程(ステップS5)の後に行われる。溝形成工程(ステップS6)では、主面10aに複数の溝17を形成する。具体的には、金型(図示せず)を、メッシュ1の主面10aに押し付ける。金型の凸部の形状が主面10aに転写される。こうして、主面10aに複数の溝17が形成されたメッシュ1が得られる。 The groove forming step (step S6) is performed after the rolling step (step S5). In the groove forming step (step S6), multiple grooves 17 are formed in the main surface 10a. Specifically, a die (not shown) is pressed against the main surface 10a of the mesh 1. The shape of the convex parts of the die is transferred to the main surface 10a. In this way, the mesh 1 is obtained with multiple grooves 17 formed in the main surface 10a.

 図8を参照して、本実施形態の第1変形例のメッシュ1を説明する。本実施の形態の変形例のメッシュ1では、複数の溝17は、各々、複数の第1線条体15a及び複数の第2線条体15bに対して傾いている。本実施形態のさらなる変形例では、平面視において、複数の溝17は、同心円状に形成されてもよい。平面視において、複数の溝17は、渦巻き状に形成されてもよい。図9に示されるように、平面視において、複数の溝17は、放射状に形成されてもよい。図10に示されるように、平面視において、複数の溝17は、各々、第1縁11、第2縁12、第3縁13及び第4縁14から離れており、複数の溝17は、格子状に配列されてもよい。 Referring to FIG. 8, mesh 1 of a first modified example of this embodiment will be described. In mesh 1 of this modified example of this embodiment, the grooves 17 are each inclined with respect to the first filaments 15a and the second filaments 15b. In a further modified example of this embodiment, the grooves 17 may be formed in a concentric circle shape in a plan view. The grooves 17 may be formed in a spiral shape in a plan view. As shown in FIG. 9, the grooves 17 may be formed in a radial shape in a plan view. As shown in FIG. 10, the grooves 17 may be spaced apart from the first edge 11, the second edge 12, the third edge 13, and the fourth edge 14 in a plan view, and the grooves 17 may be arranged in a lattice shape.

 図11及び図12に示されるように、平面視において、複数の溝17は、複数の第1溝17aと、複数の第1溝17aに交差する複数の第2溝17bとで形成されてもよい。図11に示されるように、平面視において、複数の第1溝17aは、各々、複数の第1線条体15aに平行であってもよく、複数の第2溝17bは、各々、複数の第2線条体15bに平行であってもよい。図12に示されるように、平面視において、複数の第1溝17aは、各々、複数の第1線条体15a及び複数の第2線条体15bに対して傾いてもよく、複数の第2溝17bは、各々、複数の第1線条体15a及び複数の第2線条体15bに対して傾いてもよい。 11 and 12, in a plan view, the multiple grooves 17 may be formed of multiple first grooves 17a and multiple second grooves 17b intersecting the multiple first grooves 17a. As shown in FIG. 11, in a plan view, the multiple first grooves 17a may each be parallel to the multiple first filaments 15a, and the multiple second grooves 17b may each be parallel to the multiple second filaments 15b. As shown in FIG. 12, in a plan view, the multiple first grooves 17a may each be inclined with respect to the multiple first filaments 15a and the multiple second filaments 15b, and the multiple second grooves 17b may each be inclined with respect to the multiple first filaments 15a and the multiple second filaments 15b.

 本実施形態の以上の変形例(例えば、図8、図10及び図12に示される変形例などを参照)では、複数の線条体15の各々は、複数の溝17が形成されていない部分(以下、「溝非形成部」ということがある。)が存在する。複数の線条体15の各々の溝非形成部の長さの割合の最小値は、10パーセント以上である。そのため、メッシュ1の機械的強度が向上する。複数の線条体15の各々の溝非形成部の長さの割合の最小値は、30パーセント以上であってもよく、50パーセント以上であってもよい。本明細書において、複数の線条体15の各々の溝非形成部の長さの割合の最小値は、複数の線条体15の各々の溝非形成部の長さを複数の線条体15の各々の全長で除算して複数の線条体15の各々の溝非形成部の長さの割合を算出し、算出された複数の線条体15の溝非形成部の長さの割合の最小値を意味する。 In the above modified examples of this embodiment (see, for example, the modified examples shown in Figures 8, 10, and 12), each of the multiple filaments 15 has a portion where the multiple grooves 17 are not formed (hereinafter, sometimes referred to as a "groove-free portion"). The minimum value of the length ratio of the groove-free portion of each of the multiple filaments 15 is 10% or more. Therefore, the mechanical strength of the mesh 1 is improved. The minimum value of the length ratio of the groove-free portion of each of the multiple filaments 15 may be 30% or more, or may be 50% or more. In this specification, the minimum value of the length ratio of the groove-free portion of each of the multiple filaments 15 means the minimum value of the length ratio of the groove-free portion of each of the multiple filaments 15 calculated by dividing the length of the groove-free portion of each of the multiple filaments 15 by the total length of each of the multiple filaments 15.

 (実施例)
 本実施形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施形態が限定されるものではない。
(Example)
The present embodiment will be described in more detail with reference to examples, although the present embodiment is not limited to these examples.

 試料34に係るメッシュは、実施形態1の試料1に係るメッシュ(表1から表4を参照)と同様であるが、表5に示される開口の数及び厚さTを有している。メッシュの開口の数は、長さ1インチ(2.54cm)あたりの開口の数である。試料34には、複数の溝17は設けられていない。 The mesh of sample 34 is similar to the mesh of sample 1 of embodiment 1 (see Tables 1 to 4), but has the number of openings and thickness T shown in Table 5. The number of openings in the mesh is the number of openings per inch (2.54 cm) of length. Sample 34 does not have multiple grooves 17.

 試料31に係るメッシュは、試料34に係るメッシュと同様であるが、図5に示されるような複数の溝17がメッシュの主面10aに形成されている。複数の溝17の各々の深さd及び幅、並びに、互いに隣り合う溝17の間の間隔は、表5に示されるとおりである。試料31に係るメッシュでは、複数の溝17は、第2線条体15bに平行に延在しているため、複数の線条体15の各々の溝非形成部の割合の最小値は、ゼロである。 The mesh of sample 31 is similar to the mesh of sample 34, but has a number of grooves 17 formed on the main surface 10a of the mesh as shown in Figure 5. The depth d and width of each of the grooves 17, as well as the spacing between adjacent grooves 17, are as shown in Table 5. In the mesh of sample 31, the grooves 17 extend parallel to the second filaments 15b, so that the minimum proportion of the non-grooved portion of each of the filaments 15 is zero.

 試料32及び試料33に係るメッシュは、試料31に係るメッシュと同様であるが、試料32及び試料33に係るメッシュでは、図8に示されるような複数の溝17がメッシュの主面10aに形成されている。複数の溝17は、各々、複数の第1線条体15a及び複数の第2線条体15bに対して傾いている。試料32に係るメッシュにおける複数の線条体15の各々の溝非形成部の割合の最小値、及び、試料33に係るメッシュにおける複数の線条体15の各々の溝非形成部の割合の最小値は、表5に示されるとおりである。 The meshes of Samples 32 and 33 are similar to the mesh of Sample 31, but in the meshes of Samples 32 and 33, multiple grooves 17 as shown in FIG. 8 are formed on the main surface 10a of the mesh. The multiple grooves 17 are each inclined relative to the multiple first filaments 15a and the multiple second filaments 15b. The minimum value of the proportion of non-groove-forming portions of each of the multiple filaments 15 in the mesh of Sample 32 and the minimum value of the proportion of non-groove-forming portions of each of the multiple filaments 15 in the mesh of Sample 33 are as shown in Table 5.

 燃料極集電体が試料31から試料34のうちの一つに係るメッシュで形成されている固体酸化物型燃料電池(SOFC)を試作して、SOFCの発電性能及びヒートサイクル特性を測定した。試作されたSOFCは、燃料極インターコネクタと、空気極インターコネクタと、固体電解質と、空気極と、燃料極と、燃料極集電体、空気極集電体とを含む。 A solid oxide fuel cell (SOFC) was fabricated in which the anode current collector was formed from a mesh according to one of samples 31 to 34, and the power generation performance and heat cycle characteristics of the SOFC were measured. The prototype SOFC included an anode interconnector, an air electrode interconnector, a solid electrolyte, an air electrode, an anode, an anode current collector, and an air electrode current collector.

 燃料極インターコネクタ及び空気極インターコネクタは、鉄-クロム合金で形成されている。固体電解質は、燃料極インターコネクタと空気極インターコネクタとの間に配置されている。固体電解質は、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)で形成されている。燃料極は、燃料極インターコネクタと固体電解質との間に配置されている。燃料極は、ニッケル(Ni)とイットリア安定化ジルコニア(YSZ)との複合体で形成された多孔体である。空気極は、空気極インターコネクタと固体電解質との間に配置されている。空気極は、ランタンストロンチウムコバルタイト(LSC)で形成された多孔体である。燃料極集電体は、燃料極インターコネクタと燃料極との間に配置されている。燃料極集電体は、試料31から試料34のうちの一つに係るメッシュで形成されている。空気極集電体は空気極インターコネクタと空気極との間に配置されている。空気極集電体は、銀ペーストで形成されている。 The anode interconnector and the cathode interconnector are made of an iron-chromium alloy. The solid electrolyte is disposed between the anode interconnector and the cathode interconnector. The solid electrolyte is made of yttria-stabilized zirconia (YSZ). The anode is disposed between the anode interconnector and the solid electrolyte. The anode is a porous body formed of a composite of nickel (Ni) and yttria-stabilized zirconia (YSZ). The cathode is disposed between the cathode interconnector and the solid electrolyte. The cathode is a porous body formed of lanthanum strontium cobaltite (LSC). The anode current collector is disposed between the anode interconnector and the anode. The anode current collector is formed of a mesh according to one of samples 31 to 34. The cathode current collector is disposed between the cathode interconnector and the cathode. The cathode current collector is formed of silver paste.

 試作されたSOFCを、摂氏760度の温度に加熱する。そして、0.4リットル/分の水素と、0.6リットル/分の空気と、SOFCに流入させる。こうして、SOFCの発電性能を測定した。また、SOFCのヒートサイクル特性は、以下のようにして測定した。SOFCに0.4A/cmの電流を流しながら、SOFCに20サイクルのヒートサイクルを印加する。各ヒートサイクルにおいて、SOFCの温度は摂氏50度と摂氏760度との間で変化する。各ヒートサイクルにおける昇温速度及び降温速度は、30度/分である。第1サイクルにおける摂氏760度の温度でのSOFCの第1の出力電圧を測定する。第20サイクルにおける摂氏760度の温度でのSOFCの第2の出力電圧を測定する。第1の出力電圧に対する第2の出力電圧の比をパーセント表示することによって、SOFCのヒートサイクル特性が得られる。 The prototype SOFC is heated to a temperature of 760 degrees Celsius. Then, 0.4 liters/min of hydrogen and 0.6 liters/min of air are flowed into the SOFC. Thus, the power generation performance of the SOFC is measured. The heat cycle characteristics of the SOFC are measured as follows. While a current of 0.4 A/ cm2 is flowed through the SOFC, 20 heat cycles are applied to the SOFC. In each heat cycle, the temperature of the SOFC changes between 50 degrees Celsius and 760 degrees Celsius. The temperature increase rate and the temperature decrease rate in each heat cycle are 30 degrees/min. The first output voltage of the SOFC at a temperature of 760 degrees Celsius in the first cycle is measured. The second output voltage of the SOFC at a temperature of 760 degrees Celsius in the 20th cycle is measured. The heat cycle characteristics of the SOFC are obtained by expressing the ratio of the second output voltage to the first output voltage as a percentage.

 表5に、試作されたSOFCの発電性能及びヒートサイクル特性を示す。燃料極集電体が試料31から試料33のうちの一つに係るメッシュで形成されているSOFCの発電性能は、燃料極集電体が試料34に係るメッシュで形成されているSOFCの発電性能よりも高い。その理由は、燃料極集電体に複数の溝17が設けられることによって、燃料極集電体におけるガスの圧力損失が減少して、燃料極集電体におけるガスの流れの均一性が向上するためである。 Table 5 shows the power generation performance and heat cycle characteristics of the prototype SOFC. The power generation performance of an SOFC in which the anode current collector is formed from the mesh of one of samples 31 to 33 is higher than the power generation performance of an SOFC in which the anode current collector is formed from the mesh of sample 34. This is because the provision of multiple grooves 17 in the anode current collector reduces the gas pressure loss in the anode current collector, improving the uniformity of the gas flow in the anode current collector.

 燃料極集電体が試料32及び試料33のうちの一つに係るメッシュで形成されているSOFCのヒートサイクル特性は、燃料極集電体が試料31に係るメッシュで形成されているSOFCのヒートサイクル特性よりも優れている。その理由は、試料32及び試料33の各々に係るメッシュの溝非形成部の最小値は、試料31に係るメッシュの溝非形成部の最小値よりも大きく、試料32及び試料33の各々に係るメッシュは、試料31に係るメッシュよりも、向上した機械的強度を有するためである。 The heat cycle characteristics of an SOFC in which the fuel electrode current collector is formed from the mesh of one of Samples 32 and 33 are superior to the heat cycle characteristics of an SOFC in which the fuel electrode current collector is formed from the mesh of Sample 31. This is because the minimum value of the non-grooved portion of the mesh of Samples 32 and 33 is greater than the minimum value of the non-grooved portion of the mesh of Sample 31, and the mesh of Samples 32 and 33 has improved mechanical strength compared to the mesh of Sample 31.

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005

 (実施形態3)
 図13を参照して、実施形態3の水電解装置20を説明する。水電解装置20は、例えば、ゼロギャップ型の水アルカリ水電解装置である。水電解装置20は、双極板21,22と、スペーサ23と、隔膜30と、陽極31と、陰極32と、導電性の弾性体33と、集電体34,35と、導電性リブ36,37とを備える。
(Embodiment 3)
A water electrolysis apparatus 20 according to a third embodiment will be described with reference to Fig. 13. The water electrolysis apparatus 20 is, for example, a zero-gap alkaline water electrolysis apparatus. The water electrolysis apparatus 20 includes bipolar plates 21 and 22, a spacer 23, a diaphragm 30, an anode 31, a cathode 32, a conductive elastic body 33, current collectors 34 and 35, and conductive ribs 36 and 37.

 双極板21,22は、平板状の部材である。双極板21,22は、例えば、鉄-クロム合金で形成されている。 Bipolar plates 21 and 22 are flat plate-shaped members. Bipolar plates 21 and 22 are made of, for example, an iron-chromium alloy.

 スペーサ23は、双極板21と双極板22との間に配置されている。スペーサ23は、双極板21と双極板22との間の間隔を規定する。スペーサ23は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のような絶縁材料で形成されている。双極板21,22とスペーサ23とによって規定される内部空間に、隔膜30と、陽極31と、陰極32と、導電性の弾性体33と、集電体34,35とが収容される。 The spacer 23 is disposed between the bipolar plates 21 and 22. The spacer 23 defines the gap between the bipolar plates 21 and 22. The spacer 23 is made of an insulating material such as polytetrafluoroethylene (PTFE). The diaphragm 30, the anode 31, the cathode 32, the conductive elastic body 33, and the current collectors 34 and 35 are housed in the internal space defined by the bipolar plates 21 and 22 and the spacer 23.

 隔膜30は、双極板21と双極板22との間に配置されている。隔膜30は、スペーサ23によって支持されている。隔膜30は、双極板21,22とスペーサ23とによって規定される内部空間を、陽極室28と陰極室29とに分ける。隔膜30は、絶縁体であり、水酸化物イオンのようなイオンを透過し得る。隔膜30は、例えば、ポリフェニレンスルフィド(PPS)で形成されている。 The diaphragm 30 is disposed between the bipolar plates 21 and 22. The diaphragm 30 is supported by the spacer 23. The diaphragm 30 divides the internal space defined by the bipolar plates 21, 22 and the spacer 23 into an anode chamber 28 and a cathode chamber 29. The diaphragm 30 is an insulator and is permeable to ions such as hydroxide ions. The diaphragm 30 is formed, for example, from polyphenylene sulfide (PPS).

 スペーサ23に、流入口24,25と流出口26,27が設けられている。流入口24と流出口26とは、陽極室28に連通している。流入口25と流出口27とは、陰極室29に連通している。アルカリ水溶液が、流入口24から陽極室28に流入するとともに、流入口25から陰極室29に流入する。アルカリ水溶液は、例えば、水酸化カリウム(KOH)水溶液または水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液などである。陽極31で発生した酸素とアルカリ水溶液とが、流出口26から流出する。陰極32で発生した水素とアルカリ水溶液とが、流出口27から流出する。 The spacer 23 is provided with inlets 24, 25 and outlets 26, 27. The inlet 24 and outlet 26 are connected to the anode chamber 28. The inlet 25 and outlet 27 are connected to the cathode chamber 29. An alkaline aqueous solution flows into the anode chamber 28 from the inlet 24 and into the cathode chamber 29 from the inlet 25. The alkaline aqueous solution is, for example, a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution or a sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution. Oxygen and the alkaline aqueous solution generated at the anode 31 flow out from the outlet 26. Hydrogen and the alkaline aqueous solution generated at the cathode 32 flow out from the outlet 27.

 陽極31と集電体34と導電性リブ36とは、陽極室28内に配置されている。陰極32と導電性の弾性体33と集電体35と導電性リブ37とは、陰極室29内に配置されている。 The anode 31, the current collector 34, and the conductive rib 36 are disposed in the anode chamber 28. The cathode 32, the conductive elastic body 33, the current collector 35, and the conductive rib 37 are disposed in the cathode chamber 29.

 陽極31は、双極板21と隔膜30との間に配置されている。陽極31は、隔膜30に接触してもよい。陰極32は、双極板22と隔膜30との間に配置されている。陰極32は、隔膜30に接触してもよい。導電性の弾性体33は、陰極32と双極板22との間に配置されている。導電性の弾性体33は、陰極32に接触している。 The anode 31 is disposed between the bipolar plate 21 and the diaphragm 30. The anode 31 may be in contact with the diaphragm 30. The cathode 32 is disposed between the bipolar plate 22 and the diaphragm 30. The cathode 32 may be in contact with the diaphragm 30. The conductive elastic body 33 is disposed between the cathode 32 and the bipolar plate 22. The conductive elastic body 33 is in contact with the cathode 32.

 集電体34は、双極板21と陽極31との間に配置されている。集電体34は、陽極31に接触している。集電体34は、双極板21から突出する導電性リブ36によって、陽極31に押しつけられている。集電体35は、双極板22と陰極32との間に配置されている。集電体35は、陰極32に接触している。集電体35は、双極板22から突出する導電性リブ37によって、陰極32に押しつけられている。 The current collector 34 is disposed between the bipolar plate 21 and the anode 31. The current collector 34 is in contact with the anode 31. The current collector 34 is pressed against the anode 31 by a conductive rib 36 protruding from the bipolar plate 21. The current collector 35 is disposed between the bipolar plate 22 and the cathode 32. The current collector 35 is in contact with the cathode 32. The current collector 35 is pressed against the cathode 32 by a conductive rib 37 protruding from the bipolar plate 22.

 陽極31、陰極32、集電体34または集電体35の少なくとも一つは、実施形態1、実施形態2及びそれらの変形例のいずれかのメッシュ1で形成されている。 At least one of the anode 31, the cathode 32, the current collector 34, and the current collector 35 is formed of the mesh 1 of any of the first embodiment, second embodiment, and their modifications.

 水電解装置20の動作を説明する。
 アルカリ水溶液を、流入口24,25を通して、水電解装置20の陽極室28及び陰極室29に供給する。陰極32の電位が陽極31の電位よりも低くなるように、双極板21と双極板22との間に電圧を印加する。陰極32において、水が還元されて、水素ガスと、水酸化物イオンとが発生する。水酸化物イオンが、隔膜30を通して、陰極32から陽極31に移動する。陽極31において、アルカリ水溶液中に含まれる水酸化物イオンが酸化されることにより、酸素ガスが発生する。陽極31で発生した酸素とアルカリ水溶液とが、流出口26から流出する。陰極32で発生した水素とアルカリ水溶液とが、流出口27から流出する。
The operation of the water electrolysis device 20 will now be described.
An alkaline aqueous solution is supplied to the anode chamber 28 and the cathode chamber 29 of the water electrolysis device 20 through the inlets 24, 25. A voltage is applied between the bipolar plates 21 and 22 so that the potential of the cathode 32 is lower than the potential of the anode 31. At the cathode 32, water is reduced to generate hydrogen gas and hydroxide ions. The hydroxide ions move from the cathode 32 to the anode 31 through the diaphragm 30. At the anode 31, the hydroxide ions contained in the alkaline aqueous solution are oxidized to generate oxygen gas. The oxygen generated at the anode 31 and the alkaline aqueous solution flow out from the outlet 26. The hydrogen generated at the cathode 32 and the alkaline aqueous solution flow out from the outlet 27.

 なお、水電解装置20は、アルカリ水電解装置に限られず、アニオン交換膜水電解装置などであってもよい。 The water electrolysis device 20 is not limited to an alkaline water electrolysis device, but may be an anion exchange membrane water electrolysis device, etc.

 本実施形態の水電解装置20の効果を説明する。
 本実施形態の水電解装置20は、集電体(集電体34または集電体35)と、隔膜30と、集電体と隔膜との間に配置されている電極(陽極31または陰極32)とを備える。電極または集電体の少なくとも一つは、実施形態1、実施形態2及びそれらの変形例のいずれかのメッシュ1で形成されている。
The effects of the water electrolysis device 20 of this embodiment will be described.
The water electrolysis apparatus 20 of this embodiment includes a current collector (current collector 34 or current collector 35), a diaphragm 30, and an electrode (anode 31 or cathode 32) disposed between the current collector and the diaphragm. At least one of the electrodes or the current collector is formed of the mesh 1 according to any one of the first embodiment, the second embodiment, and the modifications thereof.

 そのため、電極または集電体の少なくとも一つにおける水溶液の流れの均一性を向上させることができる。また、水電解装置20内で発生するガスの排出が促進される。水電解装置20の性能を向上させることができる。 As a result, the uniformity of the flow of the aqueous solution in at least one of the electrodes or current collectors can be improved. In addition, the discharge of gas generated within the water electrolysis device 20 is promoted. The performance of the water electrolysis device 20 can be improved.

 (実施形態4)
 図14及び図15を参照して、実施形態4の燃料電池40を説明する。本実施形態の燃料電池40は、例えば、固体酸化物型燃料電池(SOFC)である。図14を参照して、燃料電池40は、インターコネクタ41,42と、燃料極集電体43と、セル44と、空気極集電体49と、スペーサ50とを備えている。燃料電池40は、図示されていないが、インターコネクタ41,42、燃料極集電体43、セル44、空気極集電体49及びスペーサ50を含むユニット構造を積層することにより構成されたセルスタック構造を有している。
(Embodiment 4)
A fuel cell 40 according to a fourth embodiment will be described with reference to Fig. 14 and Fig. 15. The fuel cell 40 according to the present embodiment is, for example, a solid oxide fuel cell (SOFC). With reference to Fig. 14, the fuel cell 40 includes interconnectors 41 and 42, an anode current collector 43, a cell 44, an air electrode current collector 49, and a spacer 50. Although not shown, the fuel cell 40 has a cell stack structure formed by stacking unit structures including the interconnectors 41 and 42, the anode current collector 43, the cell 44, the air electrode current collector 49, and the spacer 50.

 インターコネクタ41,42は、平板状の部材である。インターコネクタ41は、例えば、鉄-クロム合金で形成されている。図示されていないが、インターコネクタ42は、インターコネクタ41に電気的に接続されている。インターコネクタ41のうち燃料極集電体43に対向する表面に、溝41aが形成されてもよい。インターコネクタ42のうち空気極集電体49に対向する表面に、溝42aが形成されてもよい。インターコネクタ41に、流入口41bと流出口(図示せず)とが設けられている。インターコネクタ42に、流入口42bと流出口(図示せず)とが設けられている。 The interconnectors 41 and 42 are flat plate-shaped members. The interconnector 41 is formed, for example, from an iron-chromium alloy. Although not shown, the interconnector 42 is electrically connected to the interconnector 41. A groove 41a may be formed in the surface of the interconnector 41 facing the fuel electrode current collector 43. A groove 42a may be formed in the surface of the interconnector 42 facing the air electrode current collector 49. The interconnector 41 is provided with an inlet 41b and an outlet (not shown). The interconnector 42 is provided with an inlet 42b and an outlet (not shown).

 スペーサ50は、インターコネクタ41とインターコネクタ42との間に配置されている。スペーサ50は、インターコネクタ41とインターコネクタ42との間の間隔を規定する。スペーサ50は、マイカのような絶縁材料で形成されている。インターコネクタ41,42とスペーサ50とによって規定される内部空間に、燃料極集電体43とセル44と空気極集電体49とが収容される。 The spacer 50 is disposed between the interconnector 41 and the interconnector 42. The spacer 50 defines the distance between the interconnector 41 and the interconnector 42. The spacer 50 is formed of an insulating material such as mica. The fuel electrode current collector 43, the cell 44, and the air electrode current collector 49 are housed in the internal space defined by the interconnectors 41, 42 and the spacer 50.

 セル44は、インターコネクタ41とインターコネクタ42との間に配置されている。燃料極集電体43は、インターコネクタ41とセル44との間に配置されている。空気極集電体49は、インターコネクタ42とセル44との間に配置されている。セル44は、燃料極集電体43と空気極集電体49との間に配置されている。 The cell 44 is disposed between the interconnector 41 and the interconnector 42. The fuel electrode current collector 43 is disposed between the interconnector 41 and the cell 44. The air electrode current collector 49 is disposed between the interconnector 42 and the cell 44. The cell 44 is disposed between the fuel electrode current collector 43 and the air electrode current collector 49.

 図15を参照して、セル44は、燃料極45と、固体電解質46と、空気極48とを含む。セル44は、中間層47をさらに含んでもよい。 Referring to FIG. 15, the cell 44 includes an anode 45, a solid electrolyte 46, and an cathode 48. The cell 44 may further include an intermediate layer 47.

 燃料極45は、シート状の多孔体である。燃料極45を構成する多孔体は、例えば、ジルコニア(ZrO)とニッケルの複合体により形成されている。燃料極45は、導電材料を燃料極集電体43に塗布することによって形成されてもよい。 The fuel electrode 45 is a sheet-like porous body. The porous body constituting the fuel electrode 45 is formed of, for example, a composite of zirconia (ZrO 2 ) and nickel. The fuel electrode 45 may be formed by applying a conductive material to the fuel electrode current collector 43.

 固体電解質46は、燃料極45と空気極48との間に配置されている。固体電解質46は、燃料極45に接触している。固体電解質46は、酸素イオンを透過させるシート状部材である。固体電解質46は、例えば、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)により形成されている。 The solid electrolyte 46 is disposed between the fuel electrode 45 and the air electrode 48. The solid electrolyte 46 is in contact with the fuel electrode 45. The solid electrolyte 46 is a sheet-like member that allows oxygen ions to pass through. The solid electrolyte 46 is formed, for example, from yttria-stabilized zirconia (YSZ).

 空気極48は、平板状の多孔体である。空気極48を構成する多孔体は、例えば、(La,Sr)MnOまたは(La,Sr)CoO等により形成されている。空気極48は、導電材料を空気極集電体49に塗布することによって形成されてもよい。セル44が中間層47を含まない場合、空気極48は固体電解質46に接触している。セル44が中間層47を含む場合、空気極48は中間層47に接触している。 The air electrode 48 is a flat porous body. The porous body constituting the air electrode 48 is formed of, for example, (La, Sr) MnO3 or (La, Sr) CoO3 . The air electrode 48 may be formed by applying a conductive material to the air electrode current collector 49. When the cell 44 does not include the intermediate layer 47, the air electrode 48 is in contact with the solid electrolyte 46. When the cell 44 includes the intermediate layer 47, the air electrode 48 is in contact with the intermediate layer 47.

 中間層47は、固体電解質46と空気極48との間に配置される。中間層47は、固体電解質46と空気極48との反応を防ぐ。中間層47は、例えば、GdがドープされたCeの酸化物(GDC)で形成されている。 The intermediate layer 47 is disposed between the solid electrolyte 46 and the air electrode 48. The intermediate layer 47 prevents a reaction between the solid electrolyte 46 and the air electrode 48. The intermediate layer 47 is formed of, for example, an oxide of Ce doped with Gd (GDC).

 燃料極集電体43は、インターコネクタ41とセル44(より具体的には、燃料極45)との間に配置されている。燃料極集電体43は、インターコネクタ41とセル44(より具体的には、燃料極45)に接触している。空気極集電体49は、インターコネクタ42とセル44(より具体的には、空気極48)との間に配置されている。空気極集電体49は、インターコネクタ42とセル44(より具体的には、空気極48)に接触している。 The anode current collector 43 is disposed between the interconnector 41 and the cell 44 (more specifically, the anode 45). The anode current collector 43 is in contact with the interconnector 41 and the cell 44 (more specifically, the anode 45). The cathode current collector 49 is disposed between the interconnector 42 and the cell 44 (more specifically, the cathode 48). The cathode current collector 49 is in contact with the interconnector 42 and the cell 44 (more specifically, the cathode 48).

 本実施形態の燃料電池40では、燃料極集電体43または空気極集電体49の少なくとも一つは、実施形態1、実施形態2及びそれらの変形例のいずれかのメッシュ1で形成されている。 In the fuel cell 40 of this embodiment, at least one of the fuel electrode current collector 43 or the air electrode current collector 49 is formed from the mesh 1 of any of the first embodiment, second embodiment, and their modifications.

 燃料電池40の動作を説明する。
 燃料ガスが、流入口41bを通して、燃料極集電体43及び燃料極45に供給される。燃料ガスは、例えば、水素(H)ガスである。燃料ガスは、溝41aを通って、燃料極集電体43の全体及び燃料極45の全体に拡げられる。
The operation of the fuel cell 40 will now be described.
A fuel gas is supplied to the anode current collector 43 and the anode 45 through the inlet 41b. The fuel gas is, for example, hydrogen (H 2 ) gas. The fuel gas passes through the grooves 41a and is spread over the entire anode current collector 43 and the entire anode 45.

 酸素ガスが、流入口42bを通して、空気極集電体49及び空気極48に供給される。酸素ガスは、溝42aを通って、空気極集電体49の全体及び空気極48の全体に拡げられる。酸素イオンは、固体電解質46を通して、空気極48から燃料極45へ移動する。燃料極45に到達した酸素イオンは、燃料極集電体43を通して燃料極45に供給された水素ガスと反応する。その結果、水(HO)及び電子が発生する。この電子は、インターコネクタ41、インターコネクタ42及び空気極集電体49を通して空気極48に供給され、空気極集電体49を通して空気極48に供給された酸素ガスをイオン化する。以上の反応が繰り返されることにより、燃料電池40は、発電する。 Oxygen gas is supplied to the air electrode current collector 49 and the air electrode 48 through the inlet 42b. The oxygen gas is spread throughout the air electrode current collector 49 and the air electrode 48 through the grooves 42a. Oxygen ions move from the air electrode 48 to the fuel electrode 45 through the solid electrolyte 46. The oxygen ions that reach the fuel electrode 45 react with hydrogen gas supplied to the fuel electrode 45 through the fuel electrode current collector 43. As a result, water (H 2 O) and electrons are generated. The electrons are supplied to the air electrode 48 through the interconnector 41, the interconnector 42, and the air electrode current collector 49, and ionize the oxygen gas supplied to the air electrode 48 through the air electrode current collector 49. The above reactions are repeated, and the fuel cell 40 generates electricity.

 本実施形態の燃料電池40の効果を説明する。
 本実施形態の燃料電池40は、集電体(燃料極集電体43または空気極集電体49)と、電解質(固体電解質46)と、集電体と電解質との間に配置されている電極(燃料極45または空気極48)とを備える。集電体は、実施形態1、実施形態2及びそれらの変形例のいずれかのメッシュ1で形成されている。
The effects of the fuel cell 40 of this embodiment will be described.
The fuel cell 40 of this embodiment includes a current collector (anode current collector 43 or cathode current collector 49), an electrolyte (solid electrolyte 46), and an electrode (anode 45 or cathode 48) disposed between the current collector and the electrolyte. The current collector is formed of the mesh 1 of any one of the first embodiment, the second embodiment, and their modifications.

 そのため、集電体におけるガスの圧力損失が減少して、集電体におけるガスの流れの均一性を向上させることができる。燃料電池40の性能を向上させることができる。 As a result, the pressure loss of the gas in the collector is reduced, and the uniformity of the gas flow in the collector is improved. The performance of the fuel cell 40 can be improved.

 今回開示された実施形態1から実施形態4はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した実施形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Embodiments 1 to 4 disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered limiting. The scope of the present disclosure is indicated by the claims rather than the above-described embodiments, and is intended to include the meaning equivalent to the claims and all modifications within the scope.

 1 メッシュ、2 骨格本体、3 内部、4 開口、5 骨格、6 支柱部、7 ノード部、10a,10b 主面、11 第1縁、12 第2縁、13 第3縁、14 第4縁、15 線条体、15a 第1線条体、15b 第2線条体、17 溝、17a 第1溝、17b 第2溝、20 水電解装置、21,22 双極板、23 スペーサ、24,25,41b,42b 流入口、26,27 流出口、28 陽極室、29 陰極室、30 隔膜、31 陽極、32 陰極、33 導電性の弾性体、34,35 集電体、36,37 導電性リブ、40 燃料電池、41,42 インターコネクタ、41a,42a 溝、43 燃料極集電体、44 セル、45 燃料極、46 固体電解質、47 中間層、48 空気極、49 空気極集電体、50 スペーサ。 1 mesh, 2 skeleton body, 3 inside, 4 opening, 5 skeleton, 6 support section, 7 node section, 10a, 10b main surface, 11 first edge, 12 second edge, 13 third edge, 14 fourth edge, 15 filament, 15a first filament, 15b second filament, 17 groove, 17a first groove, 17b second groove, 20 water electrolysis device, 21, 22 bipolar plate, 23 spacer, 24, 25, 41b, 42b inlet Inlet, 26, 27 Outlet, 28 Anode chamber, 29 Cathode chamber, 30 Diaphragm, 31 Anode, 32 Cathode, 33 Conductive elastic body, 34, 35 Current collector, 36, 37 Conductive rib, 40 Fuel cell, 41, 42 Interconnector, 41a, 42a Groove, 43 Anode current collector, 44 Cell, 45 Anode, 46 Solid electrolyte, 47 Intermediate layer, 48 Air electrode, 49 Air electrode current collector, 50 Spacer.

Claims (12)

 複数の支柱部と、複数のノード部とを備える骨格で構成されるメッシュであって、
 前記複数のノード部の各々は、前記複数の支柱部のうちの2以上の支柱部を繋ぎ、
 前記骨格は、骨格本体と、前記骨格本体に囲まれた内部とからなり、
 前記骨格本体は、本質的にニッケルまたはニッケル合金からなる、メッシュ。
A mesh having a skeleton including a plurality of struts and a plurality of nodes,
Each of the plurality of node portions connects two or more of the plurality of support portions,
The skeleton includes a skeleton body and an interior portion surrounded by the skeleton body,
The mesh, wherein the skeletal body consists essentially of nickel or a nickel alloy.
 前記2以上の支柱部のうちの一つの支柱部の長手方向に沿う前記複数のノード部の各々の中央の断面において、前記内部の長径に対する前記内部の短径の第1比率は、0.01以上0.9以下であり、
 前記長手方向に垂直な前記一つの支柱部の中央の断面において、前記内部の第1長さに対する前記内部の第2長さの第2比率は、0.1以上1.0以下であり、前記第1長さは、前記一つの支柱部の前記中央の前記断面における前記メッシュの面内方向の前記内部の長さであり、前記第2長さは、前記一つの支柱部の前記中央の前記断面における前記メッシュの厚さ方向の前記内部の長さである、請求項1に記載のメッシュ。
In a central cross section of each of the plurality of node portions along a longitudinal direction of one of the two or more support portions, a first ratio of the inner minor axis to the inner major axis is 0.01 or more and 0.9 or less;
2. The mesh of claim 1, wherein in a cross section at the center of one of the struts perpendicular to the longitudinal direction, a second ratio of the second length of the interior to the first length of the interior is greater than or equal to 0.1 and less than or equal to 1.0, the first length being the length of the interior in the in-plane direction of the mesh in the cross section at the center of the one of the struts, and the second length being the length of the interior in the thickness direction of the mesh in the cross section at the center of the one of the struts.
 前記骨格本体における第1原子の含有率は、質量基準で0ppm以上100ppm以下であり、
 前記第1原子は、リン原子およびホウ素原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子である、請求項1または請求項2に記載のメッシュ。
the content of the first atom in the skeleton body is equal to or greater than 0 ppm and equal to or less than 100 ppm by mass,
3. The mesh of claim 1 or claim 2, wherein the first atom is at least one atom selected from the group consisting of phosphorus atoms and boron atoms.
 前記内部は、中空である、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のメッシュ。 The mesh according to any one of claims 1 to 3, wherein the interior is hollow.  前記内部は、耐アルカリ性を有する樹脂または耐アルカリ性を有する炭素繊維からなる、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のメッシュ。 The mesh according to any one of claims 1 to 3, wherein the interior is made of an alkali-resistant resin or an alkali-resistant carbon fiber.  前記耐アルカリ性を有する樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、およびポリテトラフルオロエチレンからなる群より選択される少なくとも1種の樹脂である、請求項5に記載のメッシュ。 The mesh according to claim 5, wherein the alkali-resistant resin is at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyester, nylon, and polytetrafluoroethylene.  前記メッシュの開口率は、0.2パーセント以上80パーセント以下である、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のメッシュ。 The mesh according to any one of claims 1 to 6, wherein the opening ratio of the mesh is 0.2 percent or more and 80 percent or less.  前記複数の支柱部の各々の長手方向に垂直な断面における前記複数の支柱部の各々の平均円相当径は、0.007mm以上0.5mm以下である、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のメッシュ。 The mesh according to any one of claims 1 to 7, wherein the average circular equivalent diameter of each of the plurality of support parts in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of each of the plurality of support parts is 0.007 mm or more and 0.5 mm or less.  前記メッシュは、溝が形成された主面を有しており、
 前記溝の深さは、前記メッシュの厚さの10パーセント以上であり、
 前記主面の平面視において、前記溝の面積は、前記主面の面積の10パーセント以上である、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のメッシュ。
The mesh has a main surface having grooves formed thereon,
the depth of the groove is equal to or greater than 10 percent of the thickness of the mesh;
The mesh according to claim 1 , wherein, in a plan view of the main surface, the area of the grooves is 10 percent or more of the area of the main surface.
 前記平面視において、前記メッシュは、第1縁と、前記第1縁とは反対側の第2縁と、第3縁と、前記第3縁とは反対側の第4縁とを有し、前記第3縁及び前記第4縁は、各々、前記第1縁と前記第2縁とに接続されており、
 前記平面視において、前記骨格は、格子の形状を有しており、前記格子を構成する複数の線条体は、各々、前記第1縁、前記第2縁、前記第3縁及び前記第4縁のうちの一つから前記第1縁、前記第2縁、前記第3縁及び前記第4縁のうちの別の一つまで延在しており、
 前記複数の線条体の各々の前記溝が形成されていない部分の長さの割合の最小値は、10パーセント以上である、請求項9に記載のメッシュ。
In the plan view, the mesh has a first edge, a second edge opposite the first edge, a third edge, and a fourth edge opposite the third edge, the third edge and the fourth edge being connected to the first edge and the second edge, respectively;
In the plan view, the skeleton has a lattice shape, and each of the plurality of filaments constituting the lattice extends from one of the first edge, the second edge, the third edge, and the fourth edge to another of the first edge, the second edge, the third edge, and the fourth edge,
10. The mesh of claim 9, wherein a minimum value of a percentage of the length of the portion of each of the plurality of filaments where the grooves are not formed is 10 percent or greater.
 集電体と、
 隔膜と、
 前記集電体と前記隔膜との間に配置されている電極とを備え、
 前記電極または前記集電体の少なくとも一つは、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の前記メッシュで形成されている、水電解装置。
A current collector;
A diaphragm;
an electrode disposed between the current collector and the diaphragm;
A water electrolysis apparatus, wherein at least one of the electrodes or the current collectors is formed of the mesh according to any one of claims 1 to 10.
 集電体と、
 電解質と、
 前記集電体と前記電解質との間に配置されている電極とを備え、
 前記集電体は、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の前記メッシュで形成されている、燃料電池。
A current collector;
An electrolyte;
an electrode disposed between the current collector and the electrolyte;
A fuel cell, wherein the current collector is formed of the mesh according to any one of claims 1 to 10.
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