JP2005332610A - Proton conductive material, its manufacturing method, hydrogen concentration cell, hydrogen sensor and fuel cell - Google Patents

Proton conductive material, its manufacturing method, hydrogen concentration cell, hydrogen sensor and fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2005332610A
JP2005332610A JP2004147634A JP2004147634A JP2005332610A JP 2005332610 A JP2005332610 A JP 2005332610A JP 2004147634 A JP2004147634 A JP 2004147634A JP 2004147634 A JP2004147634 A JP 2004147634A JP 2005332610 A JP2005332610 A JP 2005332610A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive material
proton conductive
hydrogen
weight
electrode
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.)
Granted
Application number
JP2004147634A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4477413B2 (en
Inventor
Yoshihiro Abe
良弘 阿部
Suzuka Nishizaki
涼香 西崎
Toshiyuki Muroi
利行 室井
Shigeaki Takahashi
成彰 高橋
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.)
Akechi Ceramics Co Ltd
Original Assignee
Akechi Ceramics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akechi Ceramics Co Ltd filed Critical Akechi Ceramics Co Ltd
Priority to JP2004147634A priority Critical patent/JP4477413B2/en
Publication of JP2005332610A publication Critical patent/JP2005332610A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4477413B2 publication Critical patent/JP4477413B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide proton conductive material capable of operating in a low temperature range to a middle temperature range, and being manufactured easily at low cost, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The proton conductive material contains elements of calcium, sulfur and hydrogen and has the room temperature proton conductivity of not less than 10<SP>-6</SP>S/cm. When expressed in terms of oxide, the proton conductive material can contain CaO of not less than 10 wt% and not more than 45 wt%, SO<SB>3</SB>of not less than 15 wt% and not more than 60 wt%, H<SB>2</SB>O of not less than 5 wt% and not more than 55 wt%, and P<SB>2</SB>O<SB>5</SB>of not less than 0.1 wt% and not more than 50 wt%. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はプロトン導電材料およびその製造方法に関する。更に、プロトン導電材料を搭載する水素濃淡電池、水素センサおよび燃料電池に関する。   The present invention relates to a proton conductive material and a method for producing the same. Further, the present invention relates to a hydrogen concentration cell, a hydrogen sensor, and a fuel cell on which a proton conductive material is mounted.

環境汚染の防止やエネルギーの観点から、最近、燃料電池、水素濃淡電池、水素センサー等が注目されている。これらが十分に機能するためには、そこに用いる水素イオン(プロトン)を通す電解質が適切でなければならない。すなわち、使用条件に耐え、成膜性がよく、かつ、なるべく高いプロトン導電率をもつことが好ましい。   Recently, fuel cells, hydrogen concentration cells, hydrogen sensors, and the like have attracted attention from the viewpoint of prevention of environmental pollution and energy. In order for these to function satisfactorily, the electrolyte through which the hydrogen ions (protons) used must be suitable. That is, it is preferable to withstand the use conditions, have good film formability, and have as high a proton conductivity as possible.

今日、プロトン導電性電解質として、約80℃の低温度域で作動する有機の固体高分子膜(ナフィオン等)、および、約900℃の高温度域で作動する無機系の固体ペロブスカイトタイプが知られている。   Today, as a proton conductive electrolyte, an organic solid polymer membrane (Nafion etc.) operating at a low temperature range of about 80 ° C. and an inorganic solid perovskite type operating at a high temperature range of about 900 ° C. are known. ing.

上記したプロトン導電性電解質は次の欠点を有する。前者においては、高価であり、使用温度も制約されている。後者においては、高温でないと作動しない。更に、膜を作るために、1200℃以上の高温で焼結する必要がある。   The proton conductive electrolyte described above has the following drawbacks. The former is expensive and the use temperature is limited. The latter does not work unless the temperature is high. Furthermore, in order to make a film, it is necessary to sinter at a high temperature of 1200 ° C. or higher.

また、プロトン導電材料として含水結晶型酸素酸の中でH3Mo12PO40・29H2O(12モリブドリン酸)およびH312PO40・29H2O(12タングストリン酸)は、室温で2×10-1S/cmであり、高いプロトン導電率を示す。しかし、この結晶は容易に脱水して導電率が低下する。また強い酸であるので、周辺材料を腐蝕しやすいと言う難点もあり、プロトン導電性膜や板を作る試みがなされているが、現在のところ満足すべき結果が得られていない。 Among the hydrous crystalline oxygen acids as proton conductive materials, H 3 Mo 12 PO 40 / 29H 2 O (12 molybdophosphoric acid) and H 3 W 12 PO 40 / 29H 2 O (12 tungstophosphoric acid) are used at room temperature. 2 × 10 −1 S / cm, indicating high proton conductivity. However, this crystal is easily dehydrated and its conductivity is lowered. In addition, since it is a strong acid, there is a problem that it is easy to corrode surrounding materials, and attempts have been made to produce proton conductive membranes and plates, but at present, satisfactory results have not been obtained.

また、水素結合を持つ無水化合物、つまり結晶水はないが水素結合を介してプロトンが移動するタイプの固体として、C6122(H2SO41.5やLiN25SO4のような化学式をもつ4級アミンの硫酸塩が知られている。これらは200℃程度までは安定でかなりのプロトン導電率を示すが、室温における導電率は低く、また、200℃以上の高温で分解が始まる。また固体カ性カリ(KOH)は248〜406℃の温度範囲でかなりプロトン導電性を示すが、吸湿性をもち、炭酸ガスを吸収しやすいので、大気中では使用することができない。 In addition, anhydrous compounds having hydrogen bonds, that is, solids of a type in which there is no crystal water but protons move through hydrogen bonds, C 6 H 12 N 2 (H 2 SO 4 ) 1.5 and LiN 2 H 5 SO 4 Quaternary amine sulfates having the chemical formula are known. These are stable up to about 200 ° C. and show a considerable proton conductivity, but the conductivity at room temperature is low, and the decomposition starts at a high temperature of 200 ° C. or higher. Solid potassium potassium (KOH) exhibits a considerable proton conductivity in the temperature range of 248 to 406 ° C., but has a hygroscopic property and easily absorbs carbon dioxide, so it cannot be used in the atmosphere.

また、プロトン導電材料として硫酸水素セシウムCsHSO4およびその類意化合物では、温度上昇とともにそのプロトン導電率が上がり、144℃で相転移を起こしてプロトン導電率が急上昇するが、室温ではプロトン導電率が低い。 In addition, cesium hydrogen sulfate CsHSO 4 as a proton conductive material and its analogs increase its proton conductivity with a rise in temperature, causing a phase transition at 144 ° C. and rapidly increasing the proton conductivity. Low.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、低温度域から中温度域(たとえば200℃)にかけて作動することができ、製造が簡単であり、しかもコストが低廉なプロトン導電材料およびその製造方法を提供するにある。更にそのプロトン導電材料を搭載する水素濃淡電池、水素センサおよび燃料電池を提供するにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can be operated from a low temperature range to a medium temperature range (for example, 200 ° C.), can be easily manufactured, and can be manufactured at low cost. To provide a manufacturing method. Furthermore, the present invention provides a hydrogen concentration cell, a hydrogen sensor, and a fuel cell equipped with the proton conductive material.

本発明者はプロトン導電材料について鋭意開発を長年にわたり進めている。そして、カルシウム(Ca)とイオウ(S)と水素(H)の元素をそれぞれ含む硫酸カルシウムに例示される材料がプロトン導電材料として有用であることを知見し、この知見に基づいて本発明を完成させた。   The present inventor has been eagerly developing proton conductive materials for many years. And it discovered that the material illustrated by calcium sulfate each containing the element of calcium (Ca), sulfur (S), and hydrogen (H) was useful as a proton conductive material, and completed this invention based on this knowledge. I let you.

即ち、本発明に係るプロトン導電材料は、カルシウム(Ca)とイオウ(S)と水素(H)の元素をそれぞれ含み、且つ、室温におけるプロトン導電率が10-6S/cm以上であることを特徴とするものである。室温とは25℃をいう。 That is, the proton conductive material according to the present invention contains calcium (Ca), sulfur (S), and hydrogen (H) elements, respectively, and the proton conductivity at room temperature is 10 −6 S / cm or more. It is a feature. Room temperature refers to 25 ° C.

一般的には、水素(H)は、プロトン導電材料に分有されている分子状の水、結晶水、可動プロトンのうちのいずれかとなる。   In general, hydrogen (H) is one of molecular water, crystal water, and mobile protons that are shared in the proton conductive material.

本発明に係るプロトン導電材料は、下記に例示する製造方法に基づいて製造することができるが、下記の製造方法に限定されるものではなく、他の製造方法に基づいても製造することができる。   The proton conductive material according to the present invention can be manufactured based on the manufacturing method exemplified below, but is not limited to the following manufacturing method, and can also be manufactured based on other manufacturing methods. .

本発明に係るプロトン導電材料の製造方法は、硫酸カルシウム半水塩(CaSO4・1/2H2O、半水石膏)と水溶液とを混合した混合物を形成する工程と、混合物を硬化させて硬化体とする工程とを含むことを特徴とするものである。水溶液は好ましくは酸を含む。 The method for producing a proton conductive material according to the present invention includes a step of forming a mixture of calcium sulfate hemihydrate (CaSO 4 .1 / 2H 2 O, hemihydrate gypsum) and an aqueous solution, and curing the mixture to cure. And a step of making a body. The aqueous solution preferably contains an acid.

本発明に係るプロトン導電材料の製造方法は、硫酸カルシウム半水塩(CaSO4・1/2H2O、半水石膏)と、リン酸および/またはリン酸塩を含む水溶液とを混合した混合物を形成する工程と、混合物を硬化させて硬化体とする工程とを含むことを特徴とするものである。 The method for producing a proton conductive material according to the present invention comprises mixing a mixture of calcium sulfate hemihydrate (CaSO 4 .1 / 2H 2 O, hemihydrate gypsum) and an aqueous solution containing phosphoric acid and / or phosphate. And a step of forming the cured product by curing the mixture.

本発明に係るプロトン導電材料の製造方法は、石膏水和物を基材とする硬化体を得る工程と、石膏水和物を基材とする硬化体に可動水素イオンを導入する工程を含むことを特徴とするものである。可動水素イオンを導入するにあたり、例えば、リン酸および/またはリン酸塩を含む水溶液を、石膏水和物を基材とする硬化体に含浸させることができる。   The method for producing a proton conductive material according to the present invention includes a step of obtaining a cured body based on gypsum hydrate and a step of introducing mobile hydrogen ions into the cured body based on gypsum hydrate. It is characterized by. In introducing mobile hydrogen ions, for example, an aqueous solution containing phosphoric acid and / or phosphate can be impregnated into a hardened body based on gypsum hydrate.

本発明に係る水素濃淡電池は、基準物質に対面する基準電極と、測定対象物に対面する測定電極と、基準電極と測定電極とで挟まれた電解質相とで構成された水素濃淡電池において、電解質相は、上記した請求項のうちのうちのいずれか一項に係るプロトン導電材料で形成されていることを特徴とするものである。測定の際には、基準物質を基準電極に接触させると共に、測定対象物を測定電極に接触させる。基準物質の水素濃度と測定対象物の水素濃度とに基づいて、基準電極および測定電極間に起電力が生じる。   A hydrogen concentration cell according to the present invention is a hydrogen concentration cell composed of a reference electrode facing a reference material, a measurement electrode facing a measurement object, and an electrolyte phase sandwiched between the reference electrode and the measurement electrode. The electrolyte phase is formed of the proton conductive material according to any one of the above claims. At the time of measurement, the reference substance is brought into contact with the reference electrode, and the measurement object is brought into contact with the measurement electrode. An electromotive force is generated between the reference electrode and the measurement electrode based on the hydrogen concentration of the reference substance and the hydrogen concentration of the measurement object.

本発明に係る水素センサは、基準物質に対面する基準電極と、測定対象物に対面する測定電極と、基準電極と測定電極とで挟まれた電解質相とで構成された水素濃淡電池型の水素センサにおいて、電解質相は、上記した請求項のうちのうちのいずれか一項に係るプロトン導電材料で形成されていることを特徴とする。   A hydrogen sensor according to the present invention is a hydrogen concentration cell type hydrogen comprising a reference electrode facing a reference material, a measurement electrode facing a measurement object, and an electrolyte phase sandwiched between the reference electrode and the measurement electrode. In the sensor, the electrolyte phase is formed of a proton conductive material according to any one of the above claims.

測定の際には、基準物質を基準電極に接触させると共に、測定対象物を測定電極に接触させる。基準物質の水素濃度と測定対象物の水素濃度とに基づいて、基準電極および測定電極間に起電力が生じる。起電力に基づいて、測定対象物の水素濃度が検出される。   At the time of measurement, the reference substance is brought into contact with the reference electrode, and the measurement object is brought into contact with the measurement electrode. An electromotive force is generated between the reference electrode and the measurement electrode based on the hydrogen concentration of the reference substance and the hydrogen concentration of the measurement object. Based on the electromotive force, the hydrogen concentration of the measurement object is detected.

本発明に係る燃料電池は、燃料が供給される燃料極と、酸化剤が供給される酸化剤極と、燃料極と酸化剤極とで挟まれた電解質相とで構成された燃料電池において、電解質相は、上記した請求項のうちのうちのいずれか一項に係るプロトン導電材料で形成されていることを特徴とするものである。   The fuel cell according to the present invention is a fuel cell comprising a fuel electrode to which fuel is supplied, an oxidant electrode to which an oxidant is supplied, and an electrolyte phase sandwiched between the fuel electrode and the oxidant electrode. The electrolyte phase is formed of the proton conductive material according to any one of the above claims.

燃料が燃料極が供給されると共に、酸化剤が酸化剤極に供給される。燃料から発生した水素は酸化されてプロトン(水素イオン)と電子とに分かれる。プロトンは電解質相を移動し、酸化剤極に至り、酸化剤(酸素)と反応させて水を生成する過程から電気を得、発電が行われる。   Fuel is supplied to the fuel electrode and an oxidant is supplied to the oxidant electrode. Hydrogen generated from the fuel is oxidized and separated into protons (hydrogen ions) and electrons. Protons move through the electrolyte phase, reach the oxidant electrode, react with the oxidant (oxygen) to generate water, and generate electricity.

本発明に係るプロトン導電材料よれば、室温において良好なるプロトン導電性が得られる。   With the proton conductive material according to the present invention, good proton conductivity can be obtained at room temperature.

本発明に係るプロトン導電材料の製造方法によれば、室温において良好なるプロトン導電性をもつプロトン導電材料が得られる。   According to the method for producing a proton conductive material according to the present invention, a proton conductive material having good proton conductivity at room temperature can be obtained.

本発明に係る水素濃淡電池、水素センサによれば、室温において良好なるプロトン導電性をもつプロトン導電材料を用いるため、良好なる検出出力が得られる。   According to the hydrogen concentration cell and the hydrogen sensor of the present invention, since a proton conductive material having a good proton conductivity at room temperature is used, a good detection output can be obtained.

本発明に係る燃料電池によれば、室温において良好なるプロトン導電性をもつプロトン導電材料を用いるため、良好なる発電出力が得られる。   According to the fuel cell of the present invention, since a proton conductive material having good proton conductivity at room temperature is used, a good power output can be obtained.

本発明に係るプロトン導電材料は、カルシウム(Ca)とイオウ(S)と水素(H)の元素をそれぞれ含み、且つ、室温におけるプロトン導電率が10-6S/cm以上である。更にバリウム(Ba)および亜鉛のうちの少なくとも一方を必要に応じて含有することができる。 The proton conductive material according to the present invention contains calcium (Ca), sulfur (S), and hydrogen (H) elements, respectively, and has a proton conductivity at room temperature of 10 −6 S / cm or more. Furthermore, at least one of barium (Ba) and zinc can be contained as required.

本発明に係るプロトン導電材料によれば、硫酸塩を基材とするセラミックスで形成することができる。硫酸塩としては、硫酸カルシウムおよび/または硫酸バリウムを採用することができる。   According to the proton conductive material of the present invention, it can be formed of ceramics based on sulfate. As the sulfate, calcium sulfate and / or barium sulfate can be employed.

本発明に係るプロトン導電材料によれば、カルシウム(Ca)とイオウ(S)と水素(H)の元素をそれぞれの酸化物換算表示で、CaOとして10重量%以上45重量%以下、SO3として15重量%以上60重量%以下、H2Oとして5重量%以上55重量%以下含む形態を採用することができる。 According to the proton conductive material according to the present invention, calcium (Ca), sulfur (S), and hydrogen (H) elements are expressed in terms of their respective oxides, as CaO, 10 wt% or more and 45 wt% or less, and as SO 3. A form containing 15 wt% or more and 60 wt% or less and H 2 O containing 5 wt% or more and 55 wt% or less can be adopted.

ここで、『カルシウムを酸化物換算表示で、CaOとして10重量%含む』とは、プロトン導電材料を100%としたとき、CaOそれ自体の他に、CaO以外の形態のカルシウム化合物(例えば硫化カルシウム等)としてカルシウムが含有されているときであっても、カルシウムをCaOとしてカウントすると、10重量%であることを意味する。   Here, “calcium is expressed in terms of oxide and contains 10% by weight as CaO” means that when the proton conductive material is 100%, in addition to CaO itself, calcium compounds other than CaO (for example, calcium sulfide) Even when calcium is contained as, etc.), when calcium is counted as CaO, it means 10% by weight.

ここで、CaOとして10〜40重量%、14〜30重量%、14〜27重量%あるいは16〜23重量%を例示することができる。SO3として15〜50重量%、18〜40重量%あるいは20〜35重量%を例示することができる。H2Oとして10〜55重量%、20〜55重量%あるいは25〜50重量%を例示することができる。これらに限定されるものではないことは勿論である。 Examples of CaO include 10 to 40% by weight, 14 to 30% by weight, 14 to 27% by weight, and 16 to 23% by weight. Examples of SO 3 include 15 to 50% by weight, 18 to 40% by weight, and 20 to 35% by weight. Examples of H 2 O include 10 to 55% by weight, 20 to 55% by weight, or 25 to 50% by weight. Of course, it is not limited to these.

また本発明に係るプロトン導電材料によれば、カルシウム(Ca)とイオウ(S)と水素(H)とリン(P)の元素をそれぞれの酸化物換算表示で、CaOとして10重量%以上45重量%以下、SO3として15重量%以上60重量%以下、H2Oとして5重量%以上55重量%以下、およびP25として0.1重量%以上50重量%以下含む形態を採用することができる。P25としては、0.5〜40重量%、1〜35重量%、2〜30重量%を例示することができる。これらに限定されるものではないことは勿論である。 Further, according to the proton conductive material according to the present invention, calcium (Ca), sulfur (S), hydrogen (H), and phosphorus (P) elements are expressed in terms of their respective oxides, and expressed as 10% by weight or more and 45% by weight as CaO. % Or less, 15 to 60% by weight as SO 3 , 5 to 55% by weight as H 2 O, and 0.1 to 50% by weight as P 2 O 5 Can do. Examples of P 2 O 5 include 0.5 to 40% by weight, 1 to 35% by weight, and 2 to 30% by weight. Of course, it is not limited to these.

ここで、本発明に係るプロトン導電材料としては、硫酸カルシウム(CaSO4)を40重量%以上(または45重量%以上、50重量%以上)含むことができる。また、硫酸カルシウム2水塩(CaSO4・2H2O)を40重量%以上(また45重量%以上、50重量%以上)を含むことができる。 Here, as the proton conductive material according to the present invention, calcium sulfate (CaSO 4 ) can be contained in an amount of 40% by weight or more (or 45% by weight or more, 50% by weight or more). In addition, calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 .2H 2 O) can be contained in an amount of 40% by weight or more (also 45% by weight or more, 50% by weight or more).

また本発明に係るプロトン導電材料としては、硫酸カルシウムを主要成分とする原料を水で固めた硬化体で形成されている形態を採用することができる。また本発明に係るプロトン導電材料としては、硫酸カルシウム(CaSO4)を30重量%以上含む原料をリン酸と反応させて形成されている形態を採用することができる。従って本発明に係るプロトン導電材料としては、硫酸塩−リン酸塩−水を主成分とする形態を採用することができる。 Moreover, as the proton conductive material according to the present invention, it is possible to adopt a form formed of a cured body obtained by solidifying a raw material containing calcium sulfate as a main component with water. Further, as the proton conductive material according to the present invention, a form formed by reacting a raw material containing 30 wt% or more of calcium sulfate (CaSO 4 ) with phosphoric acid can be employed. Therefore, as the proton conductive material according to the present invention, a form mainly composed of sulfate-phosphate-water can be adopted.

更に、本発明に係るプロトン導電材料としては、硫酸カルシウム半水塩(CaSO4・1/2H2O、半水石膏)と水溶液とを混合して硬化させた硬化体で形成されている形態を採用することができる。 Furthermore, the proton conductive material according to the present invention has a form formed of a cured body obtained by mixing and curing a calcium sulfate hemihydrate (CaSO 4 .1 / 2H 2 O, hemihydrate gypsum) and an aqueous solution. Can be adopted.

本発明に係るプロトン導電材料としては、硫酸カルシウム半水塩(CaSO4・1/2H2O、半水石膏)と、リン酸および/またはリン酸塩を含む水溶液とを混合して硬化させた硬化体で形成されている形態を採用することができる。 As the proton conductive material according to the present invention, calcium sulfate hemihydrate (CaSO 4 .1 / 2H 2 O, hemihydrate gypsum) and an aqueous solution containing phosphoric acid and / or phosphate are mixed and cured. The form currently formed with the hardening body is employable.

本発明に係るプロトン導電材料としては、石膏水和物を基材とする硬化体に可動水素イオンを導入することによって形成されている形態を採用することができる。   As the proton conductive material according to the present invention, a form formed by introducing mobile hydrogen ions into a cured body based on gypsum hydrate can be employed.

本発明に係るプロトン導電材料としては、石膏基材で形成された硬化体に、リン酸および/またはリン酸塩を含む水溶液を含浸させることによって形成されている形態を採用することができる。   As the proton conductive material according to the present invention, a form formed by impregnating a hardened body formed of a gypsum base material with an aqueous solution containing phosphoric acid and / or phosphate can be employed.

本発明に係るプロトン導電材料としては、室温(25℃)におけるプロトン導電率が10-6S/cm以上とすることができ、10-5S/cm以上とすることができる。製造条件、使用条件がマッチングすれば、後述する実施例のように、室温(25℃)で10-4S/cm以上、10-3S/cm以上、10-2S/cm以上とすることができる。更に、10-1S/cm以上とすることもできる。 In the proton conductive material according to the present invention, the proton conductivity at room temperature (25 ° C.) can be 10 −6 S / cm or more, and can be 10 −5 S / cm or more. If manufacturing conditions and use conditions are matched, the temperature should be 10 −4 S / cm or more, 10 −3 S / cm or more, 10 −2 S / cm or more at room temperature (25 ° C.) as in the examples described later. Can do. Further, it can be 10 -1 S / cm or more.

本発明に係るプロトン導電材料の製造方法としては、次の(1)〜(3)に代表される製造方法を例示することができる。   Examples of the method for producing a proton conductive material according to the present invention include the production methods represented by the following (1) to (3).

(1)水で固まる前の硫酸カルシウム半水塩(CaSO4・1/2H2O、半水石膏=石膏半水塩)を用いる。そして、硫酸カルシウム半水塩(CaSO4・1/2H2O、半水石膏)と水溶液とを混合した混合物を形成する工程と、その混合物を硬化させて硬化体を形成する工程とを含む。硬化させるには放置すればよい。なお、水で硬化したものは、2水石膏(石膏2水塩,CaSO4・2H2O)となる。 (1) Use calcium sulfate hemihydrate (CaSO 4 .1 / 2H 2 O, hemihydrate gypsum = gypsum hemihydrate) before solidifying with water. The calcium sulfate hemihydrate (CaSO 4 · 1 / 2H 2 O, gypsum hemihydrate) forming a mixture obtained by mixing the aqueous solution, and forming a cured product by curing the mixture. It can be left to cure. Incidentally, those cured with water is 2 gypsum (gypsum dihydrate, CaSO 4 · 2H 2 O) .

(2)硫酸カルシウム半水塩(CaSO4・1/2H2O、半水石膏=石膏半水塩)と、リン酸および/またはリン酸塩を含む水溶液とを混合した混合物を形成する工程と、その混合物を硬化させる工程とを含む。硬化させるには放置すればよい。 (2) forming a mixture of calcium sulfate hemihydrate (CaSO 4 .1 / 2H 2 O, hemihydrate gypsum = gypsum hemihydrate) and an aqueous solution containing phosphoric acid and / or phosphate; And curing the mixture. It can be left to cure.

(3)石膏水和物を基材とする硬化体を得る工程と、石膏水和物を基材とする硬化体に可動水素イオンを導入する工程を含む。可動水素イオンを導入するためには、リン酸および/またはリン酸塩を含む水溶液を当該硬化体に含浸させることが好ましい。この場合、リン酸および/またはリン酸塩を含む水溶液と当該硬化体とを接触させたり、当該水溶液に硬化体を浸漬させたりできる。当該水溶液の温度としては、プロトン導電材料の組成、製法、サイズ等によっても相違するものの、室温〜120℃、室温〜100℃、室温〜80℃等を適宜例示できるが、これらに限定されるものではない。浸漬時間としては、プロトン導電材料の組成、製法、サイズ等によっても相違するものの、3秒〜120分、10秒〜60分、1分〜30分等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。   (3) A step of obtaining a cured body based on gypsum hydrate and a step of introducing mobile hydrogen ions into the cured body based on gypsum hydrate are included. In order to introduce mobile hydrogen ions, the cured body is preferably impregnated with an aqueous solution containing phosphoric acid and / or phosphate. In this case, an aqueous solution containing phosphoric acid and / or phosphate and the cured body can be brought into contact with each other, or the cured body can be immersed in the aqueous solution. As the temperature of the aqueous solution, although it varies depending on the composition, production method, size, etc. of the proton conductive material, room temperature to 120 ° C., room temperature to 100 ° C., room temperature to 80 ° C., etc. can be exemplified as appropriate. is not. Examples of the immersion time include 3 seconds to 120 minutes, 10 seconds to 60 minutes, and 1 minute to 30 minutes, although they vary depending on the composition, production method, size, and the like of the proton conductive material, but are not limited thereto. Is not to be done.

本発明に係る水素センサは、図1に示すように、基準物質としての基準ガスに対面する基準電極10と、測定対象物としての測定対象ガスに対面する測定電極11と、基準電極10と測定電極11とで挟まれた電解質相12とで構成されている。基準電極10および測定電極11は電子伝導性をもつと共に耐食性が良好な材料で形成されている。このような材料としてはニッケル、プラチナ、金、ロジウム、ルテニウム等を例示できるが、これらに限定されるものではない。基準電極10および測定電極11は、通常の塗布方法、塗布焼付方法、PVD方法、CVD方法等に例示される公知の方法で形成できる。電解質相12は、室温におけるプロトン導電性が高い上記したいずれかのプロトン導電材料で形成されている。測定の際には、基準ガスを基準電極10に接触させると共に、測定対象ガスを測定電極11に接触させる。基準ガスの水素濃度と測定対象ガスの水素濃度とに基づいて、または、基準ガスの水素分圧と測定対象ガスの水素分圧とに基づいて、基準電極10および測定電極11間に起電力が生じる。起電力に基づいて、測定対象ガスの水素濃度が検出される。   As shown in FIG. 1, the hydrogen sensor according to the present invention includes a reference electrode 10 facing a reference gas as a reference substance, a measurement electrode 11 facing a measurement target gas as a measurement object, a reference electrode 10 and a measurement. The electrolyte phase 12 is sandwiched between the electrodes 11. The reference electrode 10 and the measurement electrode 11 are made of a material having electronic conductivity and good corrosion resistance. Examples of such materials include, but are not limited to, nickel, platinum, gold, rhodium, ruthenium and the like. The reference electrode 10 and the measurement electrode 11 can be formed by a known method exemplified by a normal coating method, coating baking method, PVD method, CVD method and the like. The electrolyte phase 12 is formed of any of the proton conductive materials described above having high proton conductivity at room temperature. In measurement, the reference gas is brought into contact with the reference electrode 10 and the measurement target gas is brought into contact with the measurement electrode 11. An electromotive force is generated between the reference electrode 10 and the measurement electrode 11 based on the hydrogen concentration of the reference gas and the hydrogen concentration of the measurement target gas, or based on the hydrogen partial pressure of the reference gas and the hydrogen partial pressure of the measurement target gas. Arise. Based on the electromotive force, the hydrogen concentration of the measurement target gas is detected.

本発明に係る燃料電池は、図2に示すように、燃料が供給される燃料極16と、酸化剤が供給される酸化剤極(空気極ともいう)17と、燃料極16と酸化剤極17とで挟まれた電解質相18とで構成されている。燃料極16および酸化剤極17は、ガス透過性および電子伝導性をもつ材料で形成することができる。電解質相18は、室温におけるプロトン導電性が高い上記したいずれかのプロトン導電材料で形成されている。燃料としては天然ガスやメタノール等の水素リッチな水素ガス、水素含有ガス等を用いることができる。酸化剤としては酸素ガス、酸素含有ガス(一般的に空気)等を用いることができる。燃料が燃料極16に供給されると共に、酸化剤が酸化剤極17に供給されると、燃料極16において燃料の酸化反応が生じてプロトン(H+)および電子e-が生成される。プロトン(H+)は電解質相18を透過して酸化剤極17に至る。酸化剤極17においてプロトン(H+)は酸化剤(一般的に空気)と反応して還元され、水(H2O)が生成される。このようにして発電が行われる。触媒としては酸化剤極17および燃料極16に設けることができる。触媒としては、酸化剤極17と電解質相18との界面、燃料極16と電解質相18との界面に設けることができる。 As shown in FIG. 2, the fuel cell according to the present invention includes a fuel electrode 16 to which fuel is supplied, an oxidant electrode (also referred to as air electrode) 17 to which an oxidant is supplied, a fuel electrode 16 and an oxidant electrode. 17 and an electrolyte phase 18 sandwiched between them. The fuel electrode 16 and the oxidant electrode 17 can be formed of a material having gas permeability and electronic conductivity. The electrolyte phase 18 is formed of any of the proton conductive materials described above having high proton conductivity at room temperature. As the fuel, natural gas, hydrogen-rich hydrogen gas such as methanol, hydrogen-containing gas, or the like can be used. As the oxidizing agent, oxygen gas, oxygen-containing gas (generally air) or the like can be used. When the fuel is supplied to the fuel electrode 16 and the oxidant is supplied to the oxidant electrode 17, a fuel oxidation reaction occurs in the fuel electrode 16 to generate protons (H + ) and electrons e . Protons (H + ) pass through the electrolyte phase 18 and reach the oxidant electrode 17. At the oxidant electrode 17, protons (H + ) react with the oxidant (generally air) and are reduced to produce water (H 2 O). In this way, power generation is performed. The catalyst can be provided on the oxidant electrode 17 and the fuel electrode 16. The catalyst can be provided at the interface between the oxidant electrode 17 and the electrolyte phase 18 and at the interface between the fuel electrode 16 and the electrolyte phase 18.

本発明の実施例について具体的に説明する。   Examples of the present invention will be specifically described.

実施例1については、出発原料として、石膏半水塩(CaSO4・1/2H2O)の粉末と水とを、重量比で50:50(=1:1)の割合で混合した混合物を形成した。混合物を用いて円板状の成形体(直径15mm×厚み1mm)として成形させた。その成形体を自然乾燥により硬化させた硬化体とし、試験片としての酸化物材料を形成した。 For Example 1, as a starting material, a mixture of gypsum hemihydrate (CaSO 4 .1 / 2H 2 O) powder and water in a weight ratio of 50:50 (= 1: 1) was used. Formed. The mixture was used to form a disk-shaped molded body (diameter 15 mm × thickness 1 mm). The molded body was a cured body cured by natural drying to form an oxide material as a test piece.

実施例2については、出発原料として、石膏半水塩(CaSO4・1/2H2O)を用い、石膏半水塩(CaSO4・1/2H2O)と水とリン酸(H3PO4)と水とを、重量比で、50:40:10の割合で混合した混合物を形成した。混合物を用いて円板状の成形体(直径15mm×厚み1mm)として成形した。その成形体を自然乾燥により硬化させて硬化体を形成し、試験片としての酸化物材料を形成した。 For Example 2, gypsum hemihydrate (CaSO 4 · 1 / 2H 2 O) was used as a starting material, gypsum hemihydrate (CaSO 4 · 1 / 2H 2 O), water and phosphoric acid (H 3 PO). 4 ) and water were mixed at a weight ratio of 50:40:10 to form a mixture. The mixture was used to form a disk-shaped molded body (diameter 15 mm × thickness 1 mm). The molded body was cured by natural drying to form a cured body, and an oxide material as a test piece was formed.

実施例3について実施例2と同様に試験片としての酸化物材料を形成した。但し、出発原料として、石膏半水塩(CaSO4・1/2H2O)と水とリン酸(H3PO4)とを、重量比で、50:33:17の割合で混合した混合物を形成した。 About Example 3, the oxide material as a test piece was formed similarly to Example 2. However, as a starting material, a mixture in which gypsum hemihydrate (CaSO 4 .1 / 2H 2 O), water and phosphoric acid (H 3 PO 4 ) are mixed at a weight ratio of 50:33:17 is used. Formed.

実施例4については、石膏水和物を基材とする円板状の成形体(直径15mm×厚み1mm)を形成した。石膏水和物を基材とする成形体は次のように形成した。即ち、出発原料として、石膏半水塩(CaSO4・1/2H2O)と水とを、重量比で、50:50の割合(1:1の割合)で混合した混合物を形成した。その混合物を用いて円板状の成形体(直径15mm×厚み1mm)を形成した。成形体を自然乾燥により硬化させて硬化体とした。この硬化体をリン酸液に浸漬処理(100℃×10分間)させ、リン酸を硬化体の内部に含浸させた。その後、その成形体をリン酸液から取り出した。リン酸液は濃度が重量比で85%以上である。その後、その硬化体を多量の水で洗浄し、室温で乾燥した。これにより石膏水和物を基材とする硬化体に可動水素イオンが導入され、プロトン導電性が発揮されることになる。 For Example 4, a disk-shaped molded body (diameter 15 mm × thickness 1 mm) based on gypsum hydrate was formed. A molded body based on gypsum hydrate was formed as follows. That is, as a starting material, a mixture in which gypsum hemihydrate (CaSO 4 .1 / 2H 2 O) and water were mixed at a weight ratio of 50:50 (ratio of 1: 1) was formed. Using the mixture, a disk-shaped molded body (diameter 15 mm × thickness 1 mm) was formed. The molded body was cured by natural drying to obtain a cured body. This cured body was immersed in a phosphoric acid solution (100 ° C. × 10 minutes), and phosphoric acid was impregnated inside the cured body. Thereafter, the molded body was taken out from the phosphoric acid solution. The concentration of the phosphoric acid solution is 85% or more by weight . Thereafter, the cured product was washed with a large amount of water and dried at room temperature. As a result, mobile hydrogen ions are introduced into the cured body based on gypsum hydrate, and proton conductivity is exhibited.

実施例5について実施例2と同様に試験片としての酸化物材料を形成した。但し、出発原料として、酸化亜鉛(ZnO)と水とリン酸(H3PO4)を、重量比で50:17:33の割合で混合した混合物を形成した。 About Example 5, the oxide material as a test piece was formed similarly to Example 2. However, as a starting material, a mixture was formed by mixing zinc oxide (ZnO), water, and phosphoric acid (H 3 PO 4 ) in a weight ratio of 50:17:33.

実施例6について実施例2と同様に試験片としての酸化物材料を形成した。但し、出発原料として、石膏半水塩(CaSO4・1/2H2O)と水とリン酸カルシウム水和物(Ca(H2PO42・H2O)を、重量比で45:50:5割合で混合した混合物を形成した。 About Example 6, the oxide material as a test piece was formed similarly to Example 2. However, as starting materials, gypsum hemihydrate (CaSO 4 .1 / 2H 2 O), water and calcium phosphate hydrate (Ca (H 2 PO 4 ) 2 .H 2 O) in a weight ratio of 45:50: A 5% mixed mixture was formed.

実施例7については、出発原料として、硫酸カルシウム2水塩(CaSO4・2H2O)を50℃以上で2日間乾燥し、乾燥した粉末材料を用いた。その乾燥した粉末材料と水とを重量比で1:1の割合で混合して混合物を形成した。その混合物により円板状の成形体(直径15mm×厚み1mm)を形成した。その成形体を自然乾燥して硬化体とし、試験片としての酸化物材料を形成した。なお、硫酸カルシウム2水塩(CaSO4・2H2O)と水とをそれぞれ重量比で1:1の割合で混合したときには、充分に硬化せず、良好なる成形体は得られなかった。 For Example 7, calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 .2H 2 O) was dried at 50 ° C. or higher for 2 days as a starting material, and a dried powder material was used. The dried powder material and water were mixed at a weight ratio of 1: 1 to form a mixture. A disk-shaped molded body (diameter 15 mm × thickness 1 mm) was formed from the mixture. The molded body was naturally dried to obtain a cured body, and an oxide material as a test piece was formed. When calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 .2H 2 O) and water were mixed at a weight ratio of 1: 1, the mixture was not sufficiently cured and a good molded product could not be obtained.

Figure 2005332610
Figure 2005332610

Figure 2005332610
Figure 2005332610

表1は、実施例1〜実施例7について、出発原料の配合割合(重量%)を示す。表2はプロトン導電材料の成分割合、成形体を成形できる可否、25℃におけるプロトン導電率(S/cm)を示す。表2に示すCaO,SO3,P25,ZnO,H2Oの重量%は、出発原料の配合から求めた計算値を意味する。H2Oは水として含有されている形態、結晶水として含有されている形態等が考えられるが、表2に示すH2Oの重量%は出発原料の配合から計算で求めた水の量を意味する。 Table 1 shows the blending ratio (% by weight) of the starting materials for Examples 1 to 7. Table 2 shows the component ratio of the proton conductive material, the possibility of molding the molded body, and the proton conductivity (S / cm) at 25 ° C. The weight percentages of CaO, SO 3 , P 2 O 5 , ZnO, and H 2 O shown in Table 2 mean calculated values obtained from the blending of starting materials. H 2 O may be in the form of being contained as water, in the form of being contained as crystal water, etc. The weight% of H 2 O shown in Table 2 is the amount of water obtained by calculation from the blending of starting materials. means.

表1に示すように、25℃におけるプロトン導電率については、実施例1〜実施例7は良好であった。具体的には、実施例1は4×10-5(S/cm)を示し、実施例2は5×10-3(S/cm)を示し、実施例3は1×10-2(S/cm)を示し、実施例4は3×10-2(S/cm)を示し、実施例6は4×10-6(S/cm)を示し、実施例7は5×10-5(S/cm)を示した。 As shown in Table 1, Examples 1 to 7 were good with respect to proton conductivity at 25 ° C. Specifically, Example 1 shows 4 × 10 −5 (S / cm), Example 2 shows 5 × 10 −3 (S / cm), and Example 3 shows 1 × 10 −2 (S / cm). Example 4 shows 3 × 10 −2 (S / cm), Example 6 shows 4 × 10 −6 (S / cm), and Example 7 shows 5 × 10 −5 (S / cm). S / cm).

また表2に示すように、実施例1、実施例7については、カルシウム(Ca)とイオウ(S)と水素(H)の元素を、CaOとして10重量%以上45重量%以下、SO3として15重量%以上60重量%以下、H2Oとして5重量%以上55重量%以下の範囲に設定されている。 As shown in Table 2, for Examples 1 and 7, the elements of calcium (Ca), sulfur (S), and hydrogen (H) are 10% by weight or more and 45% by weight or less as CaO, and as SO 3. It is set in the range of 15 wt% to 60 wt% and H 2 O in the range of 5 wt% to 55 wt%.

実施例2〜実施例6については、カルシウム(Ca)とイオウ(S)と水素(H)とリン(P)の元素を、CaOとして10重量%以上30重量%以下、SO3として15重量%以上50重量%以下、P25として0.1重量%以上50重量%以下、H2Oとして10重量%以上55重量%以下の範囲に設定されている。 For Examples 2 to 6, the element of calcium (Ca) and sulfur (S) and hydrogen (H) and phosphorus (P), 10 wt% to 30 wt% as CaO, SO 3 as 15 wt% It is set within the range of 50 wt% or less, P 2 O 5 of 0.1 wt% or more and 50 wt% or less, and H 2 O of 10 wt% or more and 55 wt% or less.

Figure 2005332610
Figure 2005332610

Figure 2005332610
Figure 2005332610

表3は実施例8〜11について出発原料の配合(重量%)を示す。表3に示すように、実施例8によれば、出発原料として、重量比で、半水石膏(CaSO4・1/2H2O)41.7%、硫酸アンモニウム((NH42SO4)8.3%、リン酸(H3PO4)10%、水(H2O)40%とを混合して混合物を形成した。その混合物を円板状の成形体(直径15mm×厚み1mm)を形成した、その成形体を自然乾燥により硬化させて硬化体とし、試験片としての酸化物材料を形成した。 Table 3 shows the formulation (wt%) of the starting materials for Examples 8-11. As shown in Table 3, according to Example 8, as a starting material, hemihydrate gypsum (CaSO 4 .1 / 2H 2 O) 41.7%, ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) by weight ratio. 8.3%, phosphoric acid (H 3 PO 4 ) 10% and water (H 2 O) 40% were mixed to form a mixture. The mixture was formed into a disk-shaped molded body (diameter 15 mm × thickness 1 mm). The molded body was cured by natural drying to obtain a cured body, thereby forming an oxide material as a test piece.

実施例9によれば、出発原料として、重量比で、半水石膏(CaSO4・1/2H2O)41.7%、硫酸アルミニウム水和物(Al2(SO43・16〜18H2O)8.3%、リン酸(H3PO4)10%、水40%とを混合して混合物を形成した。その混合物を成形体(直径15mm×厚み1mm)を形成した。その成形体を自然乾燥により硬化させて硬化体とし、試験片としての酸化物材料を形成した。 According to Example 9, as a starting material, hemihydrate gypsum (CaSO 4 · 1 / 2H 2 O) 41.7% by weight ratio, aluminum sulfate hydrate (Al 2 (SO 4 ) 3 · 16 to 18H 2 O) 8.3%, phosphoric acid (H 3 PO 4 ) 10% and water 40% were mixed to form a mixture. The mixture was formed into a molded body (diameter 15 mm × thickness 1 mm). The molded body was cured by natural drying to obtain a cured body, and an oxide material as a test piece was formed.

実施例10によれば、出発原料として、重量比で、半水石膏(CaSO4・1/2H2O)45%、硫酸バリウム(BaSO4)5%、リン酸(H3PO4)10%、水40%とを混合して混合物を形成した。その混合物を円板状の成形体(直径15mm×厚み1mm)を形成した。その成形体を自然乾燥により硬化させて硬化体とし、試験片としての酸化物材料を形成した。 According to Example 10, as starting materials, by weight, hemihydrate gypsum (CaSO 4 · 1 / 2H 2 O) 45%, barium sulfate (BaSO 4 ) 5%, phosphoric acid (H 3 PO 4 ) 10% And 40% water to form a mixture. The mixture was formed into a disk-shaped molded body (diameter 15 mm × thickness 1 mm). The molded body was cured by natural drying to obtain a cured body, and an oxide material as a test piece was formed.

実施例11によれば、出発原料として、重量比で、半水石膏(CaSO4・1/2H2O)45%、硫酸亜鉛水和物(ZnSO4・7H2O)5%、リン酸(H3PO4)10%、水40%とを混合して混合物を形成した。その混合物を円板状の成形体(直径15mm×厚み1mm)を形成した。その成形体を自然乾燥により硬化させて硬化体とし、試験片としての酸化物材料を形成した。 According to Example 11, as starting materials, by weight ratio, hemihydrate gypsum (CaSO 4 · 1 / 2H 2 O) 45%, zinc sulfate hydrate (ZnSO 4 · 7H 2 O) 5%, phosphoric acid ( H 3 PO 4 ) 10% and water 40% were mixed to form a mixture. The mixture was formed into a disk-shaped molded body (diameter 15 mm × thickness 1 mm). The molded body was cured by natural drying to obtain a cured body, and an oxide material as a test piece was formed.

表4は実施例8〜11に係る試験片(プロトン導電材料)について、成形体の成形の可否、25℃におけるプロトン導電率の結果を示す。表4に示すCaO,SO3,P25,NO2,Al23,BaO,ZnO,H2Oの重量%は、出発原料の配合から求めた計算値を意味する。前述したようにH2Oは水として含有されている形態、結晶水として含有されている形態等が考えられるが、表4に示すH2Oの重量%は出発原料の配合から計算で求めた水の量を意味する。 Table 4 shows the results of proton conductivity at 25 ° C. for the test pieces (proton conductive materials) according to Examples 8 to 11 indicating whether or not the molded body can be molded. The weight percentages of CaO, SO 3 , P 2 O 5 , NO 2 , Al 2 O 3 , BaO, ZnO, and H 2 O shown in Table 4 mean calculated values obtained from the blending of starting materials. As described above, H 2 O may be in the form of being contained as water, the form of being contained as crystal water, etc. The weight% of H 2 O shown in Table 4 was calculated from the blending of starting materials. Means the amount of water.

実施例8〜11については、いずれも成形は良好であり、またプロトン導電率についてもいずれも良好であった。具体的には、実施例8については7×10-4S/cmであり、実施例9については1×10-3S/cmであり、実施例10については1×10-3S/cmであり、実施例11については4×10-4S/cmであった。 In Examples 8 to 11, the molding was good and the proton conductivity was good. Specifically, a 7 × 10 -4 S / cm for Example 8, a 1 × 10 -3 S / cm for Example 9, Example 10 1 × 10 -3 S / cm It was 4 × 10 −4 S / cm for Example 11.

図3は測定温度とプロトン導電率との関係を示す。図3の横軸下側は1000/Tを示し、図3の横軸上側は絶対温度(K)および摂氏温度(℃)を示す。図3の縦軸はlogσ(S/cm)を示す。縦軸の『−2』は1×10-2を示す。図3において、□印は実施例1を示し、○印は実施例2を示し、×は実施例3を示し、◇印は実施例4を示し、●印は実施例6を示し、△印は実施例7を示す。図3によれば、298K(25℃,1000/T=3.4)〜588K(1000/T=1.7)の温度範囲において、プロトン導電率については、実施例1〜実施例7共に良好であった。殊に、実施例4、実施例3、実施例2が良好であった。 FIG. 3 shows the relationship between measurement temperature and proton conductivity. The lower side of the horizontal axis in FIG. 3 indicates 1000 / T, and the upper side of the horizontal axis in FIG. 3 indicates absolute temperature (K) and Celsius temperature (° C.). The vertical axis in FIG. 3 represents log σ (S / cm). “−2” on the vertical axis indicates 1 × 10 −2 . In FIG. 3, □ indicates Example 1, ○ indicates Example 2, × indicates Example 3, ◇ indicates Example 4, ● indicates Example 6, and Δ indicates Shows Example 7. According to FIG. 3, in the temperature range of 298 K (25 ° C., 1000 / T = 3.4) to 588 K (1000 / T = 1.7), the proton conductivity was good in both Examples 1 to 7. It was. In particular, Example 4, Example 3, and Example 2 were good.

実施例4は、前述したように、石膏水和物を基材とする成形体を硬化させた硬化体を用い、硬化体にリン酸液を含浸させることにより、石膏水和物を基材とする硬化体に可動水素イオンを導入したものである。実施例3は、石膏半水塩(CaSO4・1/2H2O)と水とリン酸(H3PO4)とを混合するとき、リン酸(H3PO4)の割合を増加させたものである。このようにプロトン導電性を高めるためにはリン酸の使用が有効であることがわかる。 In Example 4, as described above, a cured product obtained by curing a molded product based on gypsum hydrate was used, and the cured product was impregnated with a phosphoric acid solution. Mobile hydrogen ions are introduced into the cured body. Example 3 increased the proportion of phosphoric acid (H 3 PO 4 ) when mixing gypsum hemihydrate (CaSO 4 .1 / 2H 2 O), water and phosphoric acid (H 3 PO 4 ). Is. Thus, it can be seen that the use of phosphoric acid is effective for increasing proton conductivity.

図4はプロトン導電率の測定概念を模式的に示す。この場合、プロトン導電材料で形成されている円板状の試験片10(直径15mm)を作製した。試験片10の厚みはtとする。試験片10の両面を15mm角の白金板12ではさんだ。白金板12から白金線を通し、抵抗測定の装置(Hewlettpackard製,インピーダンスアナライザ 4192A)へつないだ。なお、室温より上の温度で測定する場合には、全体を管状電気炉で覆い、試験片10を加熱した。熱電対は試験片10のすぐ下に設置した。各温度での抵抗率を測定した。電極面積は1.77cm2である。(S=1.5/2×1.5/2×π=1.77cm2)、試験片10の厚みtより、次の1式に基づいて、プロトン導電率(σ)を求めた。 FIG. 4 schematically shows the measurement concept of proton conductivity. In this case, a disk-shaped test piece 10 (diameter 15 mm) made of a proton conductive material was produced. The thickness of the test piece 10 is t. The test piece 10 was sandwiched between 15 mm square platinum plates 12. A platinum wire was passed from the platinum plate 12 and connected to a resistance measurement device (Hewlett-Packard, Impedance Analyzer 4192A). In addition, when measuring at the temperature above room temperature, the whole was covered with the tubular electric furnace, and the test piece 10 was heated. The thermocouple was installed just below the test piece 10. The resistivity at each temperature was measured. The electrode area is 1.77 cm 2 . From the thickness t of the test piece 10 (S = 1.5 / 2 × 1.5 / 2 × π = 1.77 cm 2 ), the proton conductivity (σ) was determined based on the following equation (1).

σ=(1/R)×(t/S)……(1式)
また、図5は、水素濃淡電池に適用したときにおけるV−I特性の試験結果(室温、試料の厚さ1ミリメートル)を示す。図5の横軸は電流密度を示す。図5の縦軸はセル電圧、出力密度を示す。図5において特性線W1はセル電圧を示し、特性線W2は出力密度を示す。
σ = (1 / R) × (t / S) (1 formula)
FIG. 5 shows the test results of VI characteristics (room temperature, sample thickness of 1 mm) when applied to a hydrogen concentration cell. The horizontal axis in FIG. 5 indicates the current density. The vertical axis in FIG. 5 indicates the cell voltage and the output density. In FIG. 5, the characteristic line W1 indicates the cell voltage, and the characteristic line W2 indicates the output density.

図6は、上記した水素濃淡電池の特性を測定する概念を模式的に示す。上記した水素濃淡電池で形成された水素ガスセンサ20は、基準物質としての基準ガスが供給される第1雰囲気21に対面する基準電極22と、測定対象物としての測定対象ガスが供給される第2雰囲気23に対面する測定電極24と、基準電極22と測定電極24とで挟まれた電解質相25とを有する。電解質相25はプロトン導電材料で形成された試験片とされている。   FIG. 6 schematically shows the concept of measuring the characteristics of the hydrogen concentration cell described above. The hydrogen gas sensor 20 formed of the hydrogen concentration cell described above has a reference electrode 22 facing the first atmosphere 21 to which a reference gas as a reference substance is supplied, and a second gas to which a measurement object gas is supplied as a measurement object. A measurement electrode 24 facing the atmosphere 23 and an electrolyte phase 25 sandwiched between the reference electrode 22 and the measurement electrode 24 are included. The electrolyte phase 25 is a test piece formed of a proton conductive material.

この場合、円板状の試験片(直径15mm、厚み1mm)を作製した。試験片の両面の中心に直径8mmの円を書いた。更にポリビニルアルコール(PVA)水溶液で練った白金担持カーボンを円内に塗った。直径15mmのセラミックス(アルミナ)製の測定管27,28を用い、測定管27の軸端の断面に白金網(基準電極22に相当)を取り付けると共に、測定管28の軸端の断面に白金網(測定電極24に相当)を取り付けた。基準電極22および測定電極24から白金線29,30を通し、測定装置31(北斗電工製,ポテンショガルバノスタットHA−151)へつないだ。導通を確認し、シリコーン系シール材でシールしガス漏れを防止した。測定管27に10モル%の水素ガス(室温)を流すと共に、測定管28に1モル%の水素ガス(室温)を流した。双方の水素ガスは、室温における水の中を通してから流した。そして、測定装置31により電圧を測定した。測定値が落ち着いたら、その電圧を記録した。取り出す電流の値を変え、それぞれのときの電圧値を記録した。この場合、電極面積(0.5cm2)から電流密度を求めた。 In this case, a disk-shaped test piece (diameter 15 mm, thickness 1 mm) was produced. A circle with a diameter of 8 mm was written in the center of both sides of the test piece. Further, platinum-supported carbon kneaded with an aqueous polyvinyl alcohol (PVA) solution was applied in a circle. Measurement tubes 27 and 28 made of ceramics (alumina) having a diameter of 15 mm are used, and a platinum mesh (corresponding to the reference electrode 22) is attached to the cross section of the shaft end of the measurement tube 27. (Corresponding to the measurement electrode 24) was attached. Platinum wires 29 and 30 were passed from the reference electrode 22 and the measurement electrode 24 and connected to a measurement device 31 (manufactured by Hokuto Denko, potentiogalvanostat HA-151). The continuity was confirmed and sealed with a silicone sealant to prevent gas leakage. A 10 mol% hydrogen gas (room temperature) was passed through the measuring tube 27 and a 1 mol% hydrogen gas (room temperature) was passed through the measuring tube 28. Both hydrogen gases flowed through water at room temperature. Then, the voltage was measured by the measuring device 31. When the measured value settled, the voltage was recorded. The value of the current taken out was changed and the voltage value at each time was recorded. In this case, the current density was determined from the electrode area (0.5 cm 2 ).

図7は、燃料電池に適用したときにおけるV−I特性の試験結果を示す。図7の横軸は電流密度を示し、図7の縦軸左側はセル電圧、縦軸右側は出力密度を示す。この場合には、室温で燃料電池を作動させた。図7において特性線X1はセル電圧を示し、特性線X2は出力密度を示す。図7の特性線X2に示すように、約0.045mW/cm2の出力が得られた。   FIG. 7 shows a test result of VI characteristics when applied to a fuel cell. The horizontal axis in FIG. 7 represents current density, the left side of the vertical axis in FIG. 7 represents cell voltage, and the right side of the vertical axis represents output density. In this case, the fuel cell was operated at room temperature. In FIG. 7, a characteristic line X1 indicates a cell voltage, and a characteristic line X2 indicates an output density. As shown by the characteristic line X2 in FIG. 7, an output of about 0.045 mW / cm 2 was obtained.

図8は上記した燃料電池のV−I特性を測定する概念を示す。この燃料電池は、燃料(
純水素ガス)が供給される燃料極と、酸化剤(空気)が供給される酸化剤極と、燃料極と酸化剤極とで挟まれた電解質相とを有する。電解質相はプロトン導電材料で形成されている。
FIG. 8 shows the concept of measuring the VI characteristics of the fuel cell described above. This fuel cell uses fuel (
A fuel electrode to which pure hydrogen gas) is supplied, an oxidant electrode to which oxidant (air) is supplied, and an electrolyte phase sandwiched between the fuel electrode and the oxidant electrode. The electrolyte phase is formed of a proton conductive material.

まず、直径15mm、厚み1mをもつ円板状の試験片40(プロトン導電材料)を作製する。試験片40の両面の中心に直径8mmの円を書く。試験片40の一方の表面において、ポリビニルアルコール(PVA)水溶液で練った白金担持カーボン(燃料極に相当)を円内に塗る。また、試験片40の他方の表面において、ポリビニルアルコール(PVA)水溶液で練った白金担持カーボン(酸化剤極に相当)を円内に塗った。そして、直径15mmのセラミックス(アルミナ)製の測定管41の軸端の断面に白金網45をつけ、また、直径15mmのセラミックス(アルミナ)製の測定管42の軸端の断面に白金網46をつけた。白金網45,46は集電体として機能する。白金網45,46に繋がる白金線47,48を測定装置49へつないだ。導通を確認し、シリコーン系シール材でシールし、測定管41,42間におけるガス漏れを防止した。測定管41に純水素ガスを流す。測定管42に空気を流す。水素ガスおよび空気は、どちらも室温の水の中を通してから流した。そして、電圧の測定を行い、測定値が落ち着いたら電圧を記録した。   First, a disk-shaped test piece 40 (proton conductive material) having a diameter of 15 mm and a thickness of 1 m is produced. A circle with a diameter of 8 mm is written in the center of both sides of the test piece 40. On one surface of the test piece 40, platinum-supported carbon (corresponding to a fuel electrode) kneaded with an aqueous polyvinyl alcohol (PVA) solution is applied in a circle. Further, on the other surface of the test piece 40, platinum-supported carbon (corresponding to an oxidizer electrode) kneaded with an aqueous polyvinyl alcohol (PVA) solution was applied in a circle. Then, a platinum net 45 is attached to the cross section of the shaft end of the ceramic (alumina) measuring tube 41 having a diameter of 15 mm, and a platinum net 46 is provided to the cross section of the shaft end of the ceramic (alumina) measuring tube having a diameter of 15 mm. Wearing. The platinum nets 45 and 46 function as current collectors. The platinum wires 47 and 48 connected to the platinum nets 45 and 46 were connected to the measuring device 49. The continuity was confirmed and sealed with a silicone sealant to prevent gas leakage between the measuring tubes 41 and 42. Pure hydrogen gas is passed through the measuring tube 41. Air is passed through the measuring tube 42. Hydrogen gas and air were both flowed through room temperature water. Then, the voltage was measured, and when the measured value settled, the voltage was recorded.

(その他)
その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更して実施できるものである。本発明は下記の技術的思想として把握することができる。
(Other)
In addition, the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications as necessary. The present invention can be understood as the following technical idea.

(付記項1)請求項1において、CaOとして10重量%以上45重量%以下、SO3として15重量%以上50重量%以下、H2Oとして5重量%以上55重量%以下含むことを特徴とするプロトン導電材料。 (Additional Item 1) In Claim 1, CaO is contained in an amount of 10% to 45% by weight, SO 3 is contained in an amount of 15% to 50% by weight, and H 2 O is contained in an amount of 5% to 55% by weight. Proton conductive material.

(付記項2)請求項1において、CaOとして10重量%以上40重量%以下、SO3として15重量%以上60重量%以下、H2Oとして5重量%以上55重量%以下、およびP25として0.1重量%以上50重量%以下含むことを特徴とするプロトン導電材料。 In (Note 2) according to claim 1, 10% by weight to 40% by weight as CaO, SO 3 as 15 weight% to 60 weight%, H 2 O as a 5 wt% to 55 wt% or less, and P 2 O 5. A proton conductive material containing 5 to 0.1% by weight and 50% by weight or less.

(付記項3)請求項1において、CaOとして15重量%以上30重量%以下、SO3として18重量%以上50重量%以下、H2Oとして10重量%以上55重量%以下含むことを特徴とするプロトン導電材料。 In (Note 3) according to claim 1, 15 wt% to 30 wt% as CaO, SO 3 as 18 wt% to 50 wt% or less, and comprising H 2 O as a 10 wt% to 55 wt% or less Proton conductive material.

(付記項4)請求項1において、CaOとして10重量%以上30重量%以下、SO3として15重量%以上50重量%以下、H2Oとして10重量%以上55重量%以下、およびP25として0.1重量%以上50重量%以下含むことを特徴とするプロトン導電材料。 In (Note 4) according to claim 1, 10 wt% to 30 wt% as CaO, a SO 3 15 wt% to 50 wt% or less, 10 wt% or more 55 wt% or less H 2 O, and P 2 O 5. A proton conductive material containing 5 to 0.1% by weight and 50% by weight or less.

本発明は常温で良好なプロトン導電性を示すプロトン導電材料に利用することができる。更に、プロトン導電材料を搭載する水素濃淡電池、水素センサおよび燃料電池などに利用することができ、たとえば室温〜300℃付近において使用できる。   The present invention can be used for a proton conductive material exhibiting good proton conductivity at room temperature. Furthermore, it can be used for a hydrogen concentration cell, a hydrogen sensor, a fuel cell, and the like on which a proton conductive material is mounted. For example, it can be used at room temperature to around 300 ° C.

水素センサを模式的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a hydrogen sensor typically. 燃料電池を模式的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a fuel cell typically. 温度とプロトン導電率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature and proton conductivity. プロトン導電率を測定する形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the form which measures proton conductivity. 水素濃淡電池における電流密度とセル電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the current density and cell voltage in a hydrogen concentration battery. 水素濃淡電池として用いるときの概念図である。It is a conceptual diagram when using as a hydrogen concentration battery. 燃料電池における電流密度とセル電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the current density and cell voltage in a fuel cell. 酸素水素燃料電池として用いるときの概念図である。It is a conceptual diagram when using as an oxyhydrogen fuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

図中、10は基準電極、11は測定電極、12は電解質相、16は燃料極、17は酸化剤極、18は電解質相、20は水素ガスセンサを示す。   In the figure, 10 is a reference electrode, 11 is a measurement electrode, 12 is an electrolyte phase, 16 is a fuel electrode, 17 is an oxidant electrode, 18 is an electrolyte phase, and 20 is a hydrogen gas sensor.

Claims (19)

カルシウム(Ca)とイオウ(S)と水素(H)の元素をそれぞれ含み、且つ、室温におけるプロトン導電率が10-6S/cm以上であることを特徴とするプロトン導電材料。 A proton conductive material comprising elements of calcium (Ca), sulfur (S) and hydrogen (H), respectively, and a proton conductivity at room temperature of 10 −6 S / cm or more. 請求項1において、硫酸塩を基材とすることを特徴とするプロトン導電材料。   The proton conductive material according to claim 1, wherein the base material is a sulfate. 請求項1または請求項2において、カルシウム(Ca)とイオウ(S)と水素(H)の元素をそれぞれの酸化物換算表示で、CaOとして10重量%以上45重量%以下、SO3として15重量%以上60重量%以下、H2Oとして5重量%以上55重量%以下含むことを特徴とするプロトン導電材料。 3. The element of claim 1 or 2, wherein calcium (Ca), sulfur (S) and hydrogen (H) are expressed in terms of oxides, respectively, as CaO, 10 wt% or more and 45 wt% or less, and SO 3 as 15 wt%. % To 60% by weight, and H 2 O containing 5% by weight to 55% by weight. 請求項1または請求項2において、カルシウム(Ca)とイオウ(S)と水素(H)とリン(P)の元素をそれぞれの酸化物換算表示で、CaOとして10重量%以上45重量%以下、SO3として15重量%以上60重量%以下、H2Oとして5重量%以上55重量%以下、およびP25として0.1重量%以上50重量%以下含むことを特徴とするプロトン導電材料。 In Claim 1 or Claim 2, the elements of calcium (Ca), sulfur (S), hydrogen (H), and phosphorus (P) are expressed in terms of their respective oxides, and CaO is 10 wt% or more and 45 wt% or less, Proton conductive material comprising 15 to 60% by weight as SO 3 , 5 to 55% by weight as H 2 O, and 0.1 to 50% by weight as P 2 O 5 . 請求項1〜請求項4のうちのうちのいずれか一項において、硫酸カルシウムを40重量%以上含むことを特徴とするプロトン導電材料。   The proton conductive material according to any one of claims 1 to 4, comprising 40 wt% or more of calcium sulfate. 請求項1〜請求項4のうちのいずれか一項において、硫酸カルシウム2水塩(CaSO4・2H2O)を40重量%以上を含むことを特徴とするプロトン導電材料。 5. The proton conductive material according to claim 1, comprising 40 wt% or more of calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 .2H 2 O). 硫酸カルシウム(CaSO4)を主要成分とする原料を水で固めた硬化体で形成されていることを特徴とするプロトン導電材料。 A proton conductive material, characterized in that it is formed of a hardened body obtained by hardening a raw material containing calcium sulfate (CaSO 4 ) as a main component with water. 硫酸カルシウム(CaSO4)を40重量%以上含む原料とリン酸と反応させて形成されていることを特徴とするプロトン導電材料。 A proton conductive material formed by reacting a raw material containing 40% by weight or more of calcium sulfate (CaSO 4 ) with phosphoric acid. 硫酸カルシウム半水塩と水溶液とを混合して硬化させて形成されていることを特徴とするプロトン導電材料。   A proton conductive material formed by mixing and curing calcium sulfate hemihydrate and an aqueous solution. 硫酸カルシウム半水塩と酸溶液とを混合して硬化させて形成されていることを特徴とするプロトン導電材料。   A proton conductive material formed by mixing and curing calcium sulfate hemihydrate and an acid solution. 硫酸カルシウム半水塩と、リン酸および/またはリン酸塩を含む水溶液とを混合して硬化させて形成されていることを特徴とするプロトン導電材料。   A proton conductive material formed by mixing and curing calcium sulfate hemihydrate and an aqueous solution containing phosphoric acid and / or phosphate. 石膏水和物を基材とする硬化体に可動水素イオンを導入することによって形成されているプロトン導電材料。   A proton conductive material formed by introducing mobile hydrogen ions into a cured body based on gypsum hydrate. 石膏水和物を基材とする硬化体に、リン酸および/またはリン酸塩を含む水溶液を含浸させることによって形成されていることを特徴とするプロトン導電材料。   A proton conductive material formed by impregnating a hardened body based on gypsum hydrate with an aqueous solution containing phosphoric acid and / or phosphate. 硫酸カルシウム半水塩と水溶液とを混合した混合物を形成する工程と、
前記混合物を硬化させる工程とを含むことを特徴とするプロトン導電材料の製造方法。
Forming a mixture of calcium sulfate hemihydrate and an aqueous solution;
Curing the mixture, and a method for producing a proton conductive material.
硫酸カルシウム半水塩と、リン酸および/またはリン酸塩を含む水溶液とを混合した混合物を形成する工程と、前記混合物を硬化させる工程とを含むことを特徴とするプロトン導電材料の製造方法。   A method for producing a proton conductive material, comprising: forming a mixture of calcium sulfate hemihydrate and an aqueous solution containing phosphoric acid and / or phosphate; and curing the mixture. 石膏水和物を基材とする硬化体を得る工程と、前記石膏水和物を基材とする前記硬化体に可動水素イオンを導入する工程を含むことを特徴とするプロトン導電材料の製造方法。   A method for producing a proton conductive material, comprising: obtaining a cured body based on gypsum hydrate; and introducing movable hydrogen ions into the cured body based on gypsum hydrate. . 基準物質に対面する基準電極と、測定対象物に対面する測定電極と、前記基準電極と前記測定電極とで挟まれた電解質相とで構成された水素濃淡電池において、
前記電解質相は、請求項1〜請求項16のうちのうちのいずれか一項に係るプロトン導電材料で形成されていることを特徴とする水素濃淡電池。
In a hydrogen concentration cell composed of a reference electrode facing a reference material, a measurement electrode facing a measurement object, and an electrolyte phase sandwiched between the reference electrode and the measurement electrode,
The said electrolyte phase is formed with the proton conductive material which concerns on any one of Claims 1-16, The hydrogen concentration battery characterized by the above-mentioned.
基準物質に対面する基準電極と、測定対象物に対面する測定電極と、前記基準電極と前記測定電極とで挟まれた電解質相とで構成された水素濃淡電池で形成された水素センサにおいて、
前記電解質相は、請求項1〜請求項16のうちのうちのいずれか一項に係るプロトン導電材料で形成されていることを特徴とする水素センサ。
In a hydrogen sensor formed by a hydrogen concentration cell composed of a reference electrode facing a reference material, a measurement electrode facing a measurement object, and an electrolyte phase sandwiched between the reference electrode and the measurement electrode,
The hydrogen sensor, wherein the electrolyte phase is formed of a proton conductive material according to any one of claims 1 to 16.
燃料が供給される燃料極と、酸化剤が供給される酸化剤極と、前記燃料極と前記酸化剤極とで挟まれた電解質相とで構成された燃料電池において、
前記電解質相は、請求項1〜請求項16のうちのうちのいずれか一項に係るプロトン導電材料で形成されていることを特徴とする燃料電池。
In a fuel cell comprising a fuel electrode to which fuel is supplied, an oxidant electrode to which an oxidant is supplied, and an electrolyte phase sandwiched between the fuel electrode and the oxidant electrode,
The fuel cell, wherein the electrolyte phase is formed of a proton conductive material according to any one of claims 1 to 16.
JP2004147634A 2004-05-18 2004-05-18 Proton conductive material, production method thereof, hydrogen concentration cell, hydrogen sensor, fuel cell Expired - Fee Related JP4477413B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004147634A JP4477413B2 (en) 2004-05-18 2004-05-18 Proton conductive material, production method thereof, hydrogen concentration cell, hydrogen sensor, fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004147634A JP4477413B2 (en) 2004-05-18 2004-05-18 Proton conductive material, production method thereof, hydrogen concentration cell, hydrogen sensor, fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005332610A true JP2005332610A (en) 2005-12-02
JP4477413B2 JP4477413B2 (en) 2010-06-09

Family

ID=35487115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004147634A Expired - Fee Related JP4477413B2 (en) 2004-05-18 2004-05-18 Proton conductive material, production method thereof, hydrogen concentration cell, hydrogen sensor, fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4477413B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007060748A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-31 Nippon Sheet Glass Company, Limited Proton conductive material, process for producing the same, hydrogen concentration cell, hydrogen sensor and fuel cell
JP2007294195A (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Noritake Co Ltd Catalyst layer of fuel cell
JP2009058495A (en) * 2006-12-28 2009-03-19 Gunze Ltd Hydrogen gas sensor
JP2017096659A (en) * 2015-11-18 2017-06-01 三菱重工業株式会社 Hydrogen concentration measurement device
WO2020106442A1 (en) * 2018-11-21 2020-05-28 Doosan Fuel Cell America, Inc. Hydrogen concentration sensor
US11768186B2 (en) 2020-12-08 2023-09-26 Hyaxiom, Inc. Hydrogen concentration sensor
US11824238B2 (en) 2019-04-30 2023-11-21 Hyaxiom, Inc. System for managing hydrogen utilization in a fuel cell power plant
US12000794B2 (en) 2020-12-08 2024-06-04 Hyaxiom, Inc. Hydrogen concentration sensor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007060748A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-31 Nippon Sheet Glass Company, Limited Proton conductive material, process for producing the same, hydrogen concentration cell, hydrogen sensor and fuel cell
JP2007294195A (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Noritake Co Ltd Catalyst layer of fuel cell
JP2009058495A (en) * 2006-12-28 2009-03-19 Gunze Ltd Hydrogen gas sensor
JP2017096659A (en) * 2015-11-18 2017-06-01 三菱重工業株式会社 Hydrogen concentration measurement device
WO2020106442A1 (en) * 2018-11-21 2020-05-28 Doosan Fuel Cell America, Inc. Hydrogen concentration sensor
US11824238B2 (en) 2019-04-30 2023-11-21 Hyaxiom, Inc. System for managing hydrogen utilization in a fuel cell power plant
US11768186B2 (en) 2020-12-08 2023-09-26 Hyaxiom, Inc. Hydrogen concentration sensor
US12000794B2 (en) 2020-12-08 2024-06-04 Hyaxiom, Inc. Hydrogen concentration sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP4477413B2 (en) 2010-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4416778B2 (en) Sulfonated perfluorocyclobutane polyelectrolyte membranes for fuel cells
CN100353603C (en) Proton conductor
Ran et al. Highly conductive and stabilized side-chain-type anion exchange membranes: ideal alternatives for alkaline fuel cell applications
JP3768991B2 (en) Nano-composite electrolyte membrane and fuel cell employing the same
Attaran et al. New proton conducting nanocomposite membranes based on poly vinyl alcohol/poly vinyl pyrrolidone/BaZrO3 for proton exchange membrane fuel cells
Tian et al. Achieving strong coherency for a composite electrode via one-pot method with enhanced electrochemical performance in reversible solid oxide cells
JP2009535790A (en) Anion fuel cell, hybrid fuel cell, and manufacturing method thereof
JP2018088384A (en) Membrane electrode assembly of electrochemical device, fuel battery, electrochemical hydrogen pump, and hydrogen sensor
JP4477413B2 (en) Proton conductive material, production method thereof, hydrogen concentration cell, hydrogen sensor, fuel cell
KR20170012456A (en) Use of a tungsten-containing material
KR100994124B1 (en) Polymer membrane, a method for preparing the polymer membrane and a fuel cell employing the same
Chandra et al. Synthesis, characterization and ion transport properties of hot-pressed solid polymer electrolytes (1− x) PEO: x KI
Kolchugin et al. The effect of copper on the properties of La 1.7 Ca 0.3 NiO 4+ δ-based cathodes for solid oxide fuel cells
JP2009209441A (en) Electrochemical cell
JP5062722B2 (en) Membrane for proton conductive fuel cell operable under anhydrous and high temperature, and method for producing the same
KR20080072850A (en) Proton conductive material, process for producing the same, hydrogen concentration cell, hydrogen sensor and fuel cell
CN112786935A (en) Membrane electrode assembly having excellent durability and proton conductivity, and method for producing same
US20080308420A1 (en) Proton Conductive Material, Process for Producing the Same, Hydrogen Concentration Cell, Hydrogen Sensor and Fuel Cell
Meng et al. Electrochemical characterization of B-site cation-excess Pr2Ni0. 75Cu0. 25Ga0. 05O4+ δ cathode for IT-SOFCs
JP5005160B2 (en) Gel electrolyte and fuel cell
KR101462143B1 (en) Air electrode current collector for solid oxide fuel cell having excellent electrical conductivity and oxidation resistance and method for manufacturing the same
KR20090100970A (en) Electrolyte membrane for fuel cell, additive for manufacturing the same and method of manufacturing the same
Watanabe et al. Performance of solid alkaline fuel cells employing layered perovskite-type oxides as electrolyte
KR100600150B1 (en) Composite electrolyte membrane permeated by nano scale dendrimer and the method of preparing the same
Jiang et al. Characterization of PrBa 0.92 CoCuO 6-d as a potential cathode material of intermediate-temperature solid oxide fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060418

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060418

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060628

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060628

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090625

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090824

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091201

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100127

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100218

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100311

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4477413

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130319

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160319

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees