JP2020087846A - 電解質層の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1において、燃料電池1は、アニオン交換形燃料電池またはプロトン交換形燃料電池として構成されている。
電解質層4は、上記したように、イオン交換性高分子膜16と、イオン交換性高分子膜16の一方側の表面(カソード電極3側の表面、または、アノード電極2側の表面)に形成される機能性無機膜17とを備えており、好ましくは、イオン交換性高分子膜16と、イオン交換性高分子膜16のカソード電極3側の表面のみに形成される機能性無機膜17とを備えている。
(式中、xは0<x<1を満たす実数を示し、yは実数を示す。また、M2+は2価金属イオンを示し、M3+は3価金属イオンを示し、An−は対アニオンを示す。)
上記式(I)において、M2+で示される2価金属イオンとしては、例えば、Li2+などの2価アルカリ金属イオン、例えば、Mg2+、Ca2+などの2価アルカリ土類金属イオン、例えば、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+などの2価遷移金属イオンが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用することができる。
(式中、xは0<x<1を満たす実数を示し、yは実数を示す。また、An−は対アニオンを示す。)
なお、層状複水酸化物は、層状構造を有し、その層間にアニオンを取り込む性質(いわゆる、インターカレーション)を有する。また、層状構造のうち、水酸化物基本層は、2価金属イオンの一部を3価金属イオンが置換(固溶)することにより正電荷を持ち、その電荷を補うために層間へ陰イオンを取り込んで電気的中性を保つ。
燃料電池1には、燃料および酸素(空気)が、改質などを経由することなく、直接供給される。
(1) NH2NH2+4OH−→4H2O+N2+4e− (アノード電極)
(2) O2+2H2O+4e−→4OH− (カソード電極)
(3) NH2NH2+O2→2H2O+N2 (全体)
また、二段反応は、アノード電極2、カソード電極3および全体として、次の反応式(4)〜(7)で表すことができる。
(4) NH2NH2→2H2+N2 (分解反応;アノード電極)
(5) H2+2OH−→2H2O+2e− (アノード電極)
(6) 1/2O2+H2O+2e−→2OH− (カソード電極)
(7) H2+1/2O2→H2O (全体)
また、燃料電池1がアニオン交換形燃料電池である場合、酸素供給部材6の酸素側流路10に酸素(空気)を供給しつつ、燃料供給部材5の燃料側流路7に上記した燃料を供給すれば、アノード電極2では、燃料の分解によりプロトン(H+)および電子(e−)が発生する。一方、カソード電極3においては、アノード電極2で発生し、外部回路13を介して移動する電子(e−)と、アノード電極2で発生し、電解質層4を通過してアノード電極2からカソード電極3へ移動するプロトン(H+)と、酸素(O2)とが反応して、水(H2O)を生成する。なお、生成した水は、カソード電極3に供給される酸素(空気)を加湿する。このようなアノード電極2およびカソード電極3における電気化学的反応によって、起電力が生じ、発電が行われる。
(B)N2+2H2→N2+4H++4e− (アノード電極)
(C)O2+4H++4e−→2H2O (カソード電極)
(D) N2H4+O2→N2+2H2O (全体)
なお、この燃料電池1の運転条件は、特に限定されないが、例えば、アノード電極2側の加圧が200kPa以下、好ましくは、100kPa以下であり、カソード電極3側の加圧が200kPa以下、好ましくは、100kPa以下であり、燃料電池セルSの温度が0〜120℃、好ましくは、20〜80℃として設定される。
通常、燃料電池1では、電解質層4として、イオン交換性高分子膜16が単独で使用されるが、さらなる性能の向上を図るため、例えば、イオン交換性高分子膜16の耐久性を向上させる保護層、イオン交換性高分子膜16のイオン伝導性を向上させる伝導補助層などの機能性無機膜17を、イオン交換性高分子膜16の表面に形成することが要求される。とりわけ、低コスト化を図るため、機能性無機膜17を、イオン交換性高分子膜16の両面には形成せず、その機能に応じて、イオン交換性高分子膜16の一方面のみに形成することが要求される。
(1)原料水溶液の調製
硝酸マグネシウム六水和物(Mg(NO3)2・6H2O、関東化学株式会社製)、硝酸アルミニウム九水和物(Al(NO3)3・9H2O、関東化学株式会社製)、および、尿素((NH2)2CO、シグマアルドリッチ製)を用意した。
ステンレス製ジャケットを装備したテフロン(登録商標)製密閉容器(内容量100mL)に、原料水溶液を注いだ。
ニッケル粉末を担持させたカーボン(ケッチェンブラック)の粉末(Ni:50質量%、C:50質量%、キャタラー社製)を、アニオン交換樹脂と混合させ混合物を得た。次いで、この混合物を、アルコールに分散させた。
ナイカルバジンFe錯体(NPC−2000、Pajarito社製)を、アニオン交換樹脂と混合させ混合物を得た。次いで、この混合物を、アルコールに分散させた。
アノード触媒インクを、電解質層の無機保護膜が形成されていない側の表面(アニオン交換性高分子膜の露出面)の表面に、スプレー法により塗布し、25℃で乾燥させた。これにより、アノード電極(アノード触媒層)を形成した。
これにより、膜電極接合体を製造した。
2 アノード電極
3 カソード電極
4 電解質層
15 膜電極接合体
16 アニオン交換性高分子膜
17 機能性無機膜
20 枠状治具
Claims (3)
- イオン交換性高分子膜と、前記イオン交換性高分子膜の一方側の表面のみに配置される機能性無機膜とを備える電解質膜の製造方法であって、
前記イオン交換性高分子膜と、一対の枠体を備える枠状治具とを準備する準備工程と、
前記イオン交換性高分子膜を、一対の前記枠体の間隙に挟み込み、前記枠状治具で前記イオン交換性高分子膜を把持する把持工程と、
前記機能性無機膜を構成する元素の金属イオン溶液に、前記枠体治具で把持された前記イオン交換性高分子膜を浸漬および保持する浸漬工程と、
前記イオン交換性高分子膜の表面に前記機能性無機膜を形成する形成工程と
を備え、
前記浸漬工程では、
前記イオン交換性高分子膜の一方側の表面と前記金属イオン溶液とを接触させ、かつ、
前記イオン交換性高分子膜の他方側に空気溜まりを形成し、前記イオン交換性高分子膜の他方側の表面と前記金属イオン溶液との接触を抑制する
ことを特徴とする、電解質層の製造方法。 - 前記イオン交換性高分子膜が、アニオン交換性高分子膜である
ことを特徴とする、請求項1に記載の電解質層の製造方法。 - 前記機能性無機膜が、層状複水酸化物を含む
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の電解質層の製造方法。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5095372A (ja) * | 1973-12-25 | 1975-07-29 | ||
JPH10121258A (ja) * | 1996-10-16 | 1998-05-12 | Suga Test Instr Co Ltd | イオン交換膜への白金めっき方法 |
JP2007179989A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Polymatech Co Ltd | イオン伝導性高分子電解質膜およびその製造方法 |
JP2016207575A (ja) * | 2015-04-27 | 2016-12-08 | ダイハツ工業株式会社 | 燃料電池 |
JP2018046017A (ja) * | 2017-10-23 | 2018-03-22 | 日本碍子株式会社 | 固体アルカリ形燃料電池 |
-
2018
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5095372A (ja) * | 1973-12-25 | 1975-07-29 | ||
JPH10121258A (ja) * | 1996-10-16 | 1998-05-12 | Suga Test Instr Co Ltd | イオン交換膜への白金めっき方法 |
JP2007179989A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Polymatech Co Ltd | イオン伝導性高分子電解質膜およびその製造方法 |
JP2016207575A (ja) * | 2015-04-27 | 2016-12-08 | ダイハツ工業株式会社 | 燃料電池 |
JP2018046017A (ja) * | 2017-10-23 | 2018-03-22 | 日本碍子株式会社 | 固体アルカリ形燃料電池 |
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