HUT59184A - Process for producing lithium-aded nickel oxide cathodes for caronate-melting cells - Google Patents
Process for producing lithium-aded nickel oxide cathodes for caronate-melting cells Download PDFInfo
- Publication number
- HUT59184A HUT59184A HU911825A HU182591A HUT59184A HU T59184 A HUT59184 A HU T59184A HU 911825 A HU911825 A HU 911825A HU 182591 A HU182591 A HU 182591A HU T59184 A HUT59184 A HU T59184A
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- nickel
- cell
- lithium
- cells
- carbonate
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 23
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910000008 nickel(II) carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 5
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 5
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 5
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N (2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dimethoxy-2-(methoxymethyl)-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-trimethoxy-6-(methoxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6r)-4,5,6-trimethoxy-2-(methoxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane Chemical compound CO[C@@H]1[C@@H](OC)[C@H](OC)[C@@H](COC)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](OC)[C@@H](OC)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](OC)[C@H](OC)O[C@@H]2COC)OC)O[C@@H]1COC LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N 0.000 claims 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006138 lithiation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 26
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 8
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 8
- 238000011066 ex-situ storage Methods 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 229910013292 LiNiO Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N lithium;oxonickel Chemical compound [Li].[Ni]=O URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- 206010014415 Electrolyte depletion Diseases 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013871 bee wax Nutrition 0.000 description 1
- 239000012166 beeswax Substances 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical group 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- SMBQBQBNOXIFSF-UHFFFAOYSA-N dilithium Chemical compound [Li][Li] SMBQBQBNOXIFSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- NPURPEXKKDAKIH-UHFFFAOYSA-N iodoimino(oxo)methane Chemical compound IN=C=O NPURPEXKKDAKIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002641 lithium Chemical group 0.000 description 1
- YQNQTEBHHUSESQ-UHFFFAOYSA-N lithium aluminate Chemical compound [Li+].[O-][Al]=O YQNQTEBHHUSESQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
- H01M4/8857—Casting, e.g. tape casting, vacuum slip casting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8605—Porous electrodes
- H01M4/8621—Porous electrodes containing only metallic or ceramic material, e.g. made by sintering or sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/8668—Binders
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
- H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M8/141—Fuel cells with fused electrolytes the anode and the cathode being gas-permeable electrodes or electrode layers
- H01M8/142—Fuel cells with fused electrolytes the anode and the cathode being gas-permeable electrodes or electrode layers with matrix-supported or semi-solid matrix-reinforced electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
- H01M2004/8689—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M8/148—Measures, other than selecting a specific electrode material, to reduce electrode dissolution
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
A találmány tárgya eljárás lítiummal adalékolt nikkel-oxid katódok előállítására olyan karbonát-olvadékos cellákhoz, amelyeket a vonatkozó szakterületen karbonát-olvadékos tüzelőanyag celláknak (MCFC) neveznek.
Közelebbről a találmány tárgya eljárás nikkel-oxid - lítium katódok előállítására ilyen karbonát-olvadékos cellákhoz .
Napjainkban a karbonát-olvadékos cellákban alkalmazott katódok anyaga nikkel-oxid - lítium (amely általában 2 % kation-alakban lévő lítiumot tartalmaz), teljes porozitása 60-70 térfogat%-os és átlagos pórusátmérője 6 /im.
A technika állása szerint ilyen katódok előállítására két, in situ és ex situ elnevezéssel megjelölt eljárás szokásos.
Az in situ eljárás nikkel és szerves kötőanyagok [metil-cellulóz, poli(vinil-alkohol)] zagyából álló zöld massza készítésével kezdődik. Ez a zagy feldolgozható például mozgó szalagra történő folyamatos öntés utján.
Egy másik megoldásként a kiindulási zöld massza állhat nikkelt és pórusokat képző anyagokat (sztearinsavat, benzoesavat, magnézium-oxidot és hasonlókat) tartalmazó, szárazon, hidegen sajtolt porok keverékéből. Az előző eljárások egyikével kapott zöld masszát ezután redukáló közegben, 700-900 °C hőmérsékleten előszinterelik, és igy nagymértékben pórusos nikkel lemezt kapnak.
Ezt a lemezt úgy helyezik a cellába, hogy annak katódját képezze, és a cella belsejében oxidálják a nikkelt; és igy • · · ·
- 3 LiNiO szilárd oldatot kapnak.
Az előzőekben leirt, hagyományos ”in sitii előállítási eljárásnak hátránya, hogy a nikkel cellában történő oxidálása és litiumozása során kitágulás játszódik le, amelynek során a katód a térfogatváltozás következtében leválhat a cella falairól, és ezzel egyidejűleg az előszinterezési lépés során kapott adatokhoz viszonyítva a porozitás és az átlagos pórusméret csökkenése következhet be.
Ezenkívül az in situ litiumozáshoz az szükséges, hogy a nikkel-oxid adalékolásához szükséges lítium mennyiségét az elektrolit szállítsa, ennek következtében az elektrolit elszegényedik lítiumban, és a karbonát-olvadék eutektikus elegyének összetétele megváltozik.
Végül ez az ismert eljárás a zöld massza redukáló közegben végzett előszinterezését végzi, ami növeli a gyártási költségeket a felhasznált energia és gáz tekintetében. A technika állása szerint ismert másik,ex situ eljárásként ismert katód előállítás végső alakjukban lévő elektródok előállítását biztosítja a cellába helyezést megelőzően annak céljából, hogy az előzőekben ismertetett eljárás során fellépő, a térfogatnövekedésből és a porozitás szabályozhatóságának megszűnéséből adódó nehézségek elkerülhetők legyenek .
Katódok előállítására két ex situ eljárás ismeretes, amelyek a következők:
a) nikkel vagy nikkel-oxid, lítium-karbonát és szerves kötőanyagok keverékét tartalmazó zöld massza szín terezése vagy levegőben vagy oxigén-atmoszférában 800-1200 ’C hőmérsékleten;
b) pórusos nikkel-lemez előoxidálása, amit in situ vagy ex situ litiumozás követ.
A mechanikai szilárdság, szabályozott porozitás és elektromos vezetőképesség szempontjából az ex situ eljárással előállított katódok javított tulajdonságokkal rendelkeznek.
Az ex situ eljárással előállított katódok minősége a cellában mutatott viselkedés alapján azonban elmarad az in situ eljárással előállított katódokétól.
Ez azzal magyarázható, hogy a cella működése szempontjából optimális mikroszerkezetet a lemez in situ oxidálásával érhetjük el, ami lehetővé teszi az elektródban kettős tipusu porozitás kialakulását, amelyek közül a nagy pórusok elősegítik a gáz átáramlását az elektródon, és a kis pórusok az elektrolit abszorbeálását és visszatartását, ami az elektrokémiai reakciók és az ionoknak az elektrolit-mátrixxal való érintkezése szempontjából kívánatos.
A találmány szerinti eljárás elhagyja az előszinterelési lépést, amely az előzőekben ismertetett mindkét eljáráshoz szükséges.
A találmány lényege eljárás lítiummal adalékolt nikkel-oxid katódok előállítására karbonát-olvadékos cellákhoz, amelynek során egy első lépésben porított nikkelt és litium-karbonátot alaposan összekeverünk, és egy második lépésben a kapott zöld masszát a cellába behelyezzük, majd a cellát üzemi hőmérsékletre hevítjük.
A találmány szerinti eljárás során először porított nikkelt; litium-karbonátot, metil-cellulózt és habzásgátló anyagot tartalmazó zagyot készítünk, és ezt a zagyot folytonosan egy mozgó szalagra öntve zöld masszát, azaz a zagy egyenletes rétegét kapjuk.
Tapasztalataink szerint a kapott zöld massza olyan textúrával rendelkezik, ami egyszerű kezelést tesz lehetővé, és ezért az előzetes hőkezelés elvégzése nélkül behelyezhető a cellába.
A cellában elvégzendő második lépés során a zöld masszában lévő szerves anyagokat eltávolítjuk, a nikkelt oxidáljuk, és a lemez sűrűségét megnöveljük.
Minthogy a zöld masszát cellába behelyezése előtt nem előszinterezzük, és az alkalmazott formálás következtében az oxidálás alatt nem megy végbe térfogatnövekedés, ellentétben az ismert in situ oxidálási eljárással, igy az ezzel a jelenséggel kapcsolatos nehézségeket elkerüljük.
Ezenkívül a karbonátok megolvasztása nem előfeltétele a nikkel-oxid litiumozásának, mert a zöld masszában jelenlévő litium-karbonát a nikkel oxidációjával párhuzamosan a karbonátok olvadáspontjánál alacsonyabb hőmérsékleten végbemegy.
Ezáltal a karbonát-keverékben elkerülhető a litium-karbonát koncentrációjának csökkenése.
A lemez előszinterezésének elmaradása az előzőekben ismertetett, hagyományos eljárásokhoz viszonyítva az energia költségek csökkenésével jár.
Cellákban 700 óra időtartamon keresztül végzett vizsgálatok eredményei az előzőekben leirt eljárásokkal előállított katódokhoz viszonyítva legalább ugyanolyan, vagy még jobb alkalmasságot igazoltak.
A találmány alapvető jellemzőit az igénypontok foglalják össze, a találmány tárgya és előnyei nyilvánvalóak a leírás következő részéből, amely ismerteti a találmány szerinti eljárás előnyös kiviteli alakját, valamint a csatolt rajzokat, amelyek közül az 1. ábra a találmány szerinti eljárás előnyös kiviteli alakjának megfelelő katód térfogatváltozását ábrázolja a litiumarány függvényében, és a 2. ábra különböző tipusu katódokat, közöttük a találmány szerinti eljárásnak megfelelő katódot tartalmazó karbonát-olvadékos cellák áramsürüségének jellegét ábrázolja grafikusan .
A találmányt a következőkben példával szemléltetjük. Példa
Egy 250 g mennyiségben alumínium-golyókat tartalmazó forgó edénybe a következő alkotókat adagoljuk:
125 g INCO 255 kereskedelmi nevű nikkelpor, g Merek gyártmányú litium-karbonát, amely % litiumtartalmu LiNiO szilárd oldat előállításához elegendő, g metil-cellulóz,
2,5 g habzásgátló anyag és
250 g ioncserélt viz.
A fenti alkotókat az aluminium-golyók segítségével őröljük, és 24 órán keresztül keverjük.
A kapott keveréket vákuum alatt gáztalanitjuk a keverés során megkötött levegő eltávolítására.
Ezt követően a keveréket üveglapból kialakított sima felületen oszlatjuk el, amelyet az igy kapott zöld massza későbbi eltávolításának megkönnyítésére méhviasszal vonunk be, az eljáráshoz szalagöntéses módszert alkalmazunk
1,7 mm/s öntési sebességgel, amelynek során a zöld massza kívánt vastagságának megfelelően 1-5 mm vastagságú lehúzókést alkalmazunk.
A kapott zöld masszát 50 mm átmérőjű korongok alakjára vágjuk, és karbonát-olvadékos cellák katódjaként vizsgáljuk. A cella anődja 90 % nikkel és 10 %, nikkellel adalékolt timföld, a cellamátrix melegsajtolással kapott litium-aluminát, az elektrolit lítium- és kálium-karbonát eutektikus elegye.
A cellát ezután 650 °C-ra hevítjük, amely megfelel az üzemi hőmérsékletnek. Ezen a hőmérsékleten az elektrolit természetesen olvadék állapotban van.
Megjegyzendő azonban, hogy az elektrolit olvadási hőmérsékletének elérése előtt az egész cella, és igy a zöld massza fokozatos felfütése azzal jár, hogy a szerves vegyületek eltávoznak abból, a nikkel oxidálódik, és a lemez sűrűsége megnő, amely összetételénél és az előszinterezés elhagyásának fogva kitágul.
Ezenkívül a nikkel-oxid litiumozása megy végbe a zöld masszában lévő lítium-karbonát lévén, amely a nikkel oxidációjával párhuzamosan és az elektrolitot alkotó karbonátok olvadási hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékleteken elbomlik.
Ilymódon a fent említettek szerint az elektrolitot alkotó karbonát-keverék nem szegényedik el litium-karbonátban.
Az energiamegtakaritás nyilvánvaló.
200 órás működés után 650 °C hőmérsékleten a cella működésére 3,3 A jellemző 0,75 V feszültség mellett, a legnagyobb leadott teljesítmény 13,8 W/dm2. A 2. ábrán feltüntetett adatok értelmében jelenleg ez az érték képviseli a világon elért legjobb adatot.
A fentiek szerint az 1. ábra feltünteti a találmány szerinti eljárással előállított katód térfogatváltozását a lítium arányának függvényében, ami úgy értelmezhető, hogy a találmány szerinti eljárás esetén a zöld massza 6 % litiumatom-tartalom esetén a nikkel oxidálódása során nem játszódik le térfogatnövekedés. Ennélfogva a találmány szerinti eljárással előállított katód ugyanolyan mechanikai szilárdsággal rendelkezik, mint az ex situ előállított katódok, anélkül, hogy azok hátrányos tulajdonságaival rendelkezne.
A 2. ábra feltünteti a kimenő áramsürüséget az üzemeltetési idő függvényében az első kísérletek kezdetétől, 1968-tól, 1989-ig terjedő időszakban készített karbonát-olvadékos cellák esetében, az egyes görbéknél felltüntetett számok természetesen a jelenleg ismert tipusu katódok vizsgálati adatait jelzik.
A diagramm felső részén látható, szaggatott vonallal feltüntetett (A) jelű görbe a találmány szerinti eljárással előállított katódot tartalmazó cella működését jelzi 700 órás üzemidő alapján.
Mig a leírtak a találmány szemléltetésére szolgálnak, a találmánynak a csatolt igénypontok szerinti oltalmi körén belül számos módosítása és változata vitelezhető ki.
Claims (5)
- Szabadalmi igénypontok1. Eljárás lítiummal adalékolt nikkel-oxid katódok előállítására karbonát-olvadékos cellákhoz, azzal jellemezve, hogy egy első lépésben porított nikkelt és lítium-karbonátot alaposan összekeverünk, és egy második lépésben a kapott zöld masszát a cellába behelyezzük, majd a cellát üzemi hőmérsékletre hevítjük.
- 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a zöld masszát porított nikkelből és lítium-karbonátból, metil-cellulózból és habzásgátló anyagból készítjük.
- 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alkotókat finomra őröljük, gáztalanitjuk, majd vizet adagolunk hozzájuk.
- 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alkotókat a következő tömegarányban alkalmazzuk:
porított nikkel 100-150 tömegrész porított lítium-karbonát 6-9 tömegrész metil-cellulóz 6-9 tömegrész habzásgátló anyag 2-3 tömegrész ioncserélt viz 200-300 tömegrész. - 5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alkotók keverékét őröljük, és keverjük, majd vákuumban gáztalanitjuk, ezt követően a kapott masszát szalagöntéses módszerrel egy sima felületen terítjük el, és végül az elektródok alakjára vágjuk, és közvetlenül a cellába helyezzük.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT12469A IT1241857B (it) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | Procedimento per la fabbricazione di catodi per celle a carbonati fusi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU911825D0 HU911825D0 (en) | 1991-12-30 |
| HUT59184A true HUT59184A (en) | 1992-04-28 |
Family
ID=11140533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU911825A HUT59184A (en) | 1990-06-01 | 1991-05-31 | Process for producing lithium-aded nickel oxide cathodes for caronate-melting cells |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0473882B1 (hu) |
| AT (1) | ATE124172T1 (hu) |
| DE (1) | DE69110581T2 (hu) |
| DK (1) | DK0473882T3 (hu) |
| ES (1) | ES2075914T3 (hu) |
| FI (1) | FI912633L (hu) |
| HU (1) | HUT59184A (hu) |
| IT (1) | IT1241857B (hu) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4235514C2 (de) * | 1992-10-21 | 1995-12-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Poröse sauerstoffverzehrende Elektrode, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
| DE4241266C1 (de) * | 1992-12-08 | 1994-07-21 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Verfahren zur Herstellung der Kathode einer Schmelzcarbonat-Brennstoffzelle |
| IT1269173B (it) * | 1994-01-04 | 1997-03-21 | Finmeccanica Spa | Metodo per la fabbricazione di catodi per celle a combustibile |
| IT1269334B (it) * | 1994-04-19 | 1997-03-26 | Finmeccanica Spa Azienda Ansal | Metodo per la fabbricazione di catodi per celle a combustibile |
| DE19609313C1 (de) * | 1996-03-09 | 1997-09-25 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Kathode für eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle und eine nach dem Verfahren hergestellte Kathode |
| DE102006047823A1 (de) * | 2006-08-07 | 2008-02-14 | Mtu Cfc Solutions Gmbh | Elektrode für eine Schmelzkarbonat-Brennstollzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| CN113363511B (zh) * | 2021-05-28 | 2022-12-16 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种熔融碳酸盐燃料电池阴极材料及制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4386040A (en) * | 1981-08-31 | 1983-05-31 | General Electric Company | Method of producing lithium nickel oxide cathode for molten carbonate fuel cell |
| US4891280A (en) * | 1986-04-25 | 1990-01-02 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Cathode for molten carbonate fuel cell |
-
1990
- 1990-06-01 IT IT12469A patent/IT1241857B/it active IP Right Grant
-
1991
- 1991-05-21 AT AT91108138T patent/ATE124172T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-05-21 EP EP91108138A patent/EP0473882B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-05-21 ES ES91108138T patent/ES2075914T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-05-21 DK DK91108138.8T patent/DK0473882T3/da active
- 1991-05-21 DE DE69110581T patent/DE69110581T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-31 FI FI912633A patent/FI912633L/fi not_active Application Discontinuation
- 1991-05-31 HU HU911825A patent/HUT59184A/hu unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69110581D1 (de) | 1995-07-27 |
| IT1241857B (it) | 1994-02-01 |
| ATE124172T1 (de) | 1995-07-15 |
| FI912633A7 (fi) | 1991-12-02 |
| ES2075914T3 (es) | 1995-10-16 |
| FI912633A0 (fi) | 1991-05-31 |
| FI912633L (fi) | 1991-12-02 |
| DE69110581T2 (de) | 1996-02-01 |
| EP0473882B1 (en) | 1995-06-21 |
| HU911825D0 (en) | 1991-12-30 |
| EP0473882A1 (en) | 1992-03-11 |
| IT9012469A0 (it) | 1990-06-01 |
| DK0473882T3 (da) | 1995-10-30 |
| IT9012469A1 (it) | 1991-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8535848B2 (en) | Structured body for an anode used in fuel cells | |
| EP2415543B1 (en) | Process for producing porous sintered aluminum, and porous sintered aluminum | |
| EP2415542B1 (en) | Process for producing porous sintered aluminum, and porous sintered aluminum | |
| EP2439007A1 (en) | Process for production of aluminum complex comprising sintered porous aluminum body | |
| US20110033771A1 (en) | Electrode for molten carbonate fuel cell and method for its production | |
| US4800052A (en) | Method of fabricating molten carbonate cathodes | |
| HUT59184A (en) | Process for producing lithium-aded nickel oxide cathodes for caronate-melting cells | |
| JPH0997620A (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池および溶融炭酸塩型燃料電池電解質板用保持材の製造方法 | |
| US4654195A (en) | Method for fabricating molten carbonate ribbed anodes | |
| KR100195076B1 (ko) | 용융탄산염 연료전지용 양전극의 제조방법 | |
| CN116864760A (zh) | 电池的制备方法和电池 | |
| US9054394B2 (en) | Secondary alkali metal/oxygen batteries | |
| US4567651A (en) | Process for producing a bubble pressure barrier | |
| EP0661767B1 (en) | A method for the manufacture of cathodes for fuel cells | |
| CN113497266A (zh) | 一种电解质层、制备方法及其应用 | |
| RU2834013C1 (ru) | Способ изготовления катодной пластины для топливного элемента с расплавленным карбонатным электролитом | |
| JPS6366858A (ja) | 溶融炭酸塩燃料電池用電極の製造法 | |
| JPH0546666B2 (hu) | ||
| JP2517750B2 (ja) | 溶融塩型燃料電池の製造方法 | |
| KR20000043716A (ko) | 연료극의 제조방법 | |
| JPH06176764A (ja) | 燃料電池用リブ付き電極およびその製造方法 | |
| JPH01120774A (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質タイルの製法 | |
| JP2001068130A (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| US20120208107A1 (en) | Electrode for a molten carbonate fuel cell and method for the production thereof | |
| CN102113158A (zh) | 熔融碳酸盐燃料电池的阳极及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DFC4 | Cancellation of temporary protection due to refusal |