JP2010500705A - 溶融炭酸塩型燃料電池用電極およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ニッケル粉末(Ni210−フィラメント状粉末):30〜50重量%
造孔材(繊維材料、炭化ポリアクリルニトリット(karbonisiertes Polyacrylnitrit)、直径約5μm、長さ約100μm):5〜10重量%
模り材料としての酢酸ニッケル四水和物:3〜15重量%
水:10〜20重量%
有機バインダ(モビオール(Moviol)、グリセリン、アジタン(Agitan)):残部
Claims (26)
- 第1の粒子(11)からなる電極材料を含有する電気化学的に活性で空隙(12,22)を有する電極層(10,20)を備えた溶融炭酸塩型燃料電池用電極であって、
前記電極が、空隙(12,22)を画定する、第2の粒子(13,23)の形態の少なくとも一種の模り材料をさらに含有し、該空隙は、焼失前に、元々それらの位置にあった造孔材の像を具現することを特徴とする、前記電極。 - 前記電極の孔スペクトルが、前記第2の粒子(13,23)によって模られた造孔材の孔の集積を示すことを特徴とする、請求項1に記載の電極。
- 前記模り材料である第2の粒子(13,23)が、ガス輸送孔および/または反応孔として働く空隙(12,22)を画定することを特徴とする、請求項1または2に記載の電極。
- 5μm〜50μm、好ましくは5μm〜20μmの直径を有し、ガス輸送孔として働く空隙(12)が存在することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電極。
- 10μm〜500μm、好ましくは100μm〜200μmの長さを有し、ガス輸送孔(12)として働く空隙が存在していることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電極。
- 5μm以下の、好ましくは1μm〜3μmの直径を有し、反応孔として働く空隙(22)が存在していることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電極。
- 前記前記少なくとも一種の模り材料からなる第2の粒子(13,23)が、3μm以下の、好ましくは1μm未満の直径を有する球状、立方体状、または無定型の形状を有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電極。
- 前記電極層(10,20)が、ニッケル含有骨格である電極基板上に塗布されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電極。
- 前記模り材料が、金属含有粒子、好ましくはニッケル含有粒子からなることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電極。
- 電気化学的に活性な電極層(10,20)を製造するために、第1の粒子(11)からなる少なくとも一種の電極材料と、少なくとも一種の造孔材と、少なくとも一種のバインダとを含有する混合物を製造し、得られる未焼成材料を加熱することにより、前記少なくとも一種の造孔材と前記少なくとも一種のバインダを焼失させる、溶融炭酸塩型燃料電池用電極の製造方法であって、
第2の粒子(13,23)の形態のまたは前記混合物の乾燥時若しくは加熱時に第2の粒子(13,23)を生成する材料の形態の少なくとも一種の模り材料が、前記焼失前に前記混合物中にさらに導入され、かつ前記模り材料(13,23)が、前記造孔材を少なくとも大部分取り囲み、前記焼失後に模り材料が画定する空隙(12,22)が後に残るような量でおよび前記粒子(13,23)の大きさで導入されることを特徴とする前記方法。 - 前記未焼成材料中で、前記第2の粒子(13,23)が前記第1の粒子(11)より小さく、かつ、前記造孔材の粒子より小さいことを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 前記未焼成材料が、前記加熱の前に電極基板上に塗布され、かつ、電極基板として、発泡金属、好ましくは発泡ニッケルが使用されることを特徴とする、請求項10または11に記載の方法。
- 造孔材として、遅くとも600℃〜650℃の温度時には残留物なく焼失する物質が使用されることを特徴とする、請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 造孔材として、5μm〜50μm、好ましくは5μm〜20μmの直径、および/または10μm〜500μm、好ましくは100μm〜200μmの長さを有する、分岐状または非分岐状繊維が選択されることを特徴とする、請求項10〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 造孔材として、1μm〜5μm、好ましくは3μmの直径を有する球状または無定型の形状を有する粒子が選択されることを特徴とする、請求項10〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 模り材料として、球状、立方体状または無定型の形状を有する粒子、特に3μm以下の、好ましくは1μm未満の直径を有するこのような粒子が選択されることを特徴とする、請求項10〜15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の粒子(11)が、10μm〜40μmの大きさを有することを特徴とする、請求項10〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 模り材料として、金属粉末、金属酸化物粉末、金属酸化物水和物、無機または有機金属塩が使用されることを特徴とする、請求項10〜17のいずれか一項に記載の方法。
- 模り材料として、熱分解可能なニッケル化合物が使用されることを特徴とする、請求項18に記載の方法。
- 熱分解可能なニッケル塩、好ましくは硝酸ニッケルまたは酢酸ニッケルが使用されることを特徴とする、請求項19に記載の方法。
- 前記ニッケル塩が、酸、好ましくは酢酸または硝酸をニッケル含有混合物に添加することによってin situで生成されることを特徴とする、請求項20に記載の方法。
- 微細なまたは超微細な金属酸化物粉末、特に酸化ニッケル粉末が使用されることを特徴とする、請求項18に記載の方法。
- 前記模り材料が、前記混合物の全量を基準にして3重量%〜30重量%の割合で添加されることを特徴とする、請求項10〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記造孔材と前記模り材料とをまず相互に混合し、次いで、前記少なくとも一種の電極材料と前記少なくとも一種のバインダと共に加工して前記混合物とすることを特徴とする、請求項10〜23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記混合物が、電極スラリーとして、あるいは粉末混合物から製造されることを特徴とする、請求項10〜24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記混合物が、水系として、あるいはアルコール系として製造されることを特徴とする、請求項10〜25のいずれか一項に記載の方法。
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