JP2020098780A - 電気化学セル - Google Patents
電気化学セル Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020098780A JP2020098780A JP2019226700A JP2019226700A JP2020098780A JP 2020098780 A JP2020098780 A JP 2020098780A JP 2019226700 A JP2019226700 A JP 2019226700A JP 2019226700 A JP2019226700 A JP 2019226700A JP 2020098780 A JP2020098780 A JP 2020098780A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- ion conductivity
- value
- hydroxide ion
- cathode
- 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
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 110
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 105
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 51
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 20
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 53
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 24
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 38
- -1 hydroxide ions Chemical class 0.000 description 37
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 24
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 22
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 15
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 13
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 12
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 11
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 7
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 5
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 5
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 5
- VEUMANXWQDHAJV-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[(2-hydroxyphenyl)methylideneamino]ethyliminomethyl]phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1C=NCCN=CC1=CC=CC=C1O VEUMANXWQDHAJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XNDZQQSKSQTQQD-UHFFFAOYSA-N 3-methylcyclohex-2-en-1-ol Chemical compound CC1=CC(O)CCC1 XNDZQQSKSQTQQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- MFUVDXOKPBAHMC-UHFFFAOYSA-N magnesium;dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MFUVDXOKPBAHMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N nickel(2+);dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- FUSNOPLQVRUIIM-UHFFFAOYSA-N 4-amino-2-(4,4-dimethyl-2-oxoimidazolidin-1-yl)-n-[3-(trifluoromethyl)phenyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C1NC(C)(C)CN1C(N=C1N)=NC=C1C(=O)NC1=CC=CC(C(F)(F)F)=C1 FUSNOPLQVRUIIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 3
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 239000012493 hydrazine sulfate Substances 0.000 description 3
- 229910000377 hydrazine sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 description 2
- DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dimethylhydrazine Chemical compound CNNC DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JIHQDMXYYFUGFV-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-triazine Chemical compound C1=NC=NC=N1 JIHQDMXYYFUGFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZNBNBTIDJSKEAM-UHFFFAOYSA-N 4-[7-hydroxy-2-[5-[5-[6-hydroxy-6-(hydroxymethyl)-3,5-dimethyloxan-2-yl]-3-methyloxolan-2-yl]-5-methyloxolan-2-yl]-2,8-dimethyl-1,10-dioxaspiro[4.5]decan-9-yl]-2-methyl-3-propanoyloxypentanoic acid Chemical compound C1C(O)C(C)C(C(C)C(OC(=O)CC)C(C)C(O)=O)OC11OC(C)(C2OC(C)(CC2)C2C(CC(O2)C2C(CC(C)C(O)(CO)O2)C)C)CC1 ZNBNBTIDJSKEAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 description 2
- KLSJWNVTNUYHDU-UHFFFAOYSA-N Amitrole Chemical compound NC1=NC=NN1 KLSJWNVTNUYHDU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002848 Pt–Ru Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PTYMQUSHTAONGW-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;hydrazine Chemical compound NN.OC(O)=O PTYMQUSHTAONGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- ULDHMXUKGWMISQ-UHFFFAOYSA-N carvone Chemical compound CC(=C)C1CC=C(C)C(=O)C1 ULDHMXUKGWMISQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 2
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 150000002443 hydroxylamines Chemical class 0.000 description 2
- 229910000378 hydroxylammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- YMKHJSXMVZVZNU-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YMKHJSXMVZVZNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HDZGCSFEDULWCS-UHFFFAOYSA-N monomethylhydrazine Chemical compound CNN HDZGCSFEDULWCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005973 Carvone Substances 0.000 description 1
- 229910017060 Fe Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002544 Fe-Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 229910003310 Ni-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229910002837 PtCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002849 PtRu Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N Titanium ion Chemical compound [Ti+4] LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000006297 carbonyl amino group Chemical group [H]N([*:2])C([*:1])=O 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- NXPHCVPFHOVZBC-UHFFFAOYSA-N hydroxylamine;sulfuric acid Chemical class ON.OS(O)(=O)=O NXPHCVPFHOVZBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033444 hydroxylation Effects 0.000 description 1
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- YNHJECZULSZAQK-UHFFFAOYSA-N tetraphenylporphyrin Chemical compound C1=CC(C(=C2C=CC(N2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3N2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 YNHJECZULSZAQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- 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
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
・カソード: 1/2O2+H2O+2e− → 2OH−
・カソード: 3/2O2+3H2O+6e− → 6OH−
以下、水酸化物イオン(OH−)をキャリアとする電気化学セルの一例として、固体アルカリ形燃料電池10について図面を参照しながら説明する。
・アノード14: CH3OH+6OH−→6e−+CO2+5H2O
・全体 : CH3OH+3/2O2→CO2+2H2O
カソード12は、電解質16に接続される。カソード12は、一般的に空気極と呼ばれる陽極である。固体アルカリ形燃料電池10の発電中、カソード12には、酸化剤供給手段13を介して、酸素(O2)を含む酸化剤が供給される。酸化剤としては、空気を用いるのが好ましく、空気は加湿されていることがより好ましい。カソード12は、内部に酸化剤を拡散可能な多孔質体である。カソード12の気孔率は特に制限されない。カソード12の厚みは特に制限されないが、例えば10〜200μmとすることができる。
アノード14は、電解質16に接続される。アノード14は、一般的に燃料極と呼ばれる陰極である。固体アルカリ形燃料電池10の発電中、アノード14には、燃料供給手段15を介して、水素原子(H)を含む燃料が供給される。アノード14は、内部に燃料を拡散可能な多孔質体である。アノード14の気孔率は特に制限されない。アノード14の厚みは特に制限されないが、例えば10〜500μmとすることができる。
電解質16は、カソード12とアノード14との間に配置される。電解質16は、カソード12及びアノード14のそれぞれに接続される。電解質16は、カソード12と接触するカソード側表面16Sと、アノード14と接触するアノード側表面16Tとを有する。電解質16は、膜状、層状、或いは、シート状に形成される。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
上記実施形態において、電解質16は、無機固体電解質体22を支持する多孔質基材20を有することとしたが、多孔質基材20を有していなくてもよい。この場合、電解質16は、板状に形成された無機固体電解質体によって構成することができる。
上記実施形態において、無機固体電解質体22は、複合部22a、第1膜状部22b、及び第2膜状部22cを有することとしたが、第1膜状部22b及び第2膜状部22cの少なくとも一方を有していなくてよい。
上記実施形態では、本発明に係る電気化学セルの一例として、水酸化物イオンをキャリアとするアルカリ形燃料電池について説明したが、水酸化物イオンをキャリアとする種々の電気化学セルに適用可能である。電気化学セルとは、化学エネルギーを電気エネルギーに変えるための装置、又は、電気エネルギーを化学エネルギーに変えるための装置であって、全体的な酸化還元反応から起電力が生じるように一対の電極が配置されたものの総称である。本発明に係る電気化学セルとしては、例えば、水酸化物イオンをキャリアとする二次電池(ニッケル亜鉛二次電池、亜鉛空気二次電池など)や、水蒸気から水素と酸素を生成する電解セルなどが挙げられる。
実施例1〜5及び比較例1に係る固体アルカリ形燃料電池を次の通り作製した。
ジルコニア粉末(東ソー社製、TZ−8YS)100重量部に対して、分散媒(キシレン:ブタノール=1:1)70重量部、バインダー(ポリビニルブチラール:積水化学工業株式会社製BM−2)11.1重量部、可塑剤(DOP:黒金化成株式会社製)5.5重量部、及び分散剤(花王株式会社製レオドールSP−O30)2.9重量部を混合し、この混合物を減圧下で攪拌して脱泡することによりスラリーを得た。
実施例1,2及び比較例1では、無定形アルミナ溶液(Al−ML15、多木化学株式会社製)に多孔質基材を含浸させ、スピンコートにより余剰の無定形アルミナ溶液を除去した後、電気炉にて150℃で10分間熱処理を行った。こうして多孔質基材の内表面に形成された無定形アルミナ層の厚さは1μm程度であった。
実施例1では、硝酸ニッケル六水和物(Ni(NO3)2・6H2O、関東化学株式会社製)と硝酸マンガン六水和物(Mn(NO3)2・6H2O、関東化学株式会社製)と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)と尿素((NH2)2CO、シグマアルドリッチ製)とを準備した。次に、硝酸ニッケル六水和物、硝酸マンガン六水和物及び硝酸アルミニウム九水和物をビーカーに入れ、そこにイオン交換水を加えて全量を75mlとした。次に、得られた溶液を攪拌した後、溶液中に尿素/NO3 −(モル比)=32の割合で秤量した尿素を加え、更に攪拌して原料水溶液を得た。
テフロン(登録商標)製密閉容器(オートクレーブ容器、内容量100ml、外側がステンレス製ジャケット)に上述した各原料水溶液と多孔質基材とを封入した。このとき、多孔質基材はテフロン(登録商標)製密閉容器の底から浮かせて固定し、多孔質基材両面に溶液が接するように水平に設置した。
カソード触媒であるPt担持量50wt%カーボン(Pt/C:田中貴金属工業(株)社製TEC10E50E)と、アノード触媒であるPt−Ru担持量54wt%カーボン(Pt−Ru/C:田中貴金属工業(株)社製TEC61E54)と、バインダーであるPVDF粉末(以下、「PVDFバインダー」という。)とを準備した。
pH値6に調整した炭酸ガス飽和イオン交換水と、pH値8.2に調整した0.1M NaHCO3水溶液と、pH値13.5に調整した0.1M KOH水溶液とを準備し、各水溶液を後述する作動温度(80℃)まで加熱した。
以下のように、実施例1〜5及び比較例1に係るアルカリ形燃料電池の24時間運転後の出力値と720時間運転後の出力値とを測定した。
12 カソード
14 アノード
16 電解質
20 多孔質基材
22 無機固体電解質体
22a 複合部
22b 第1膜状部
22c 第2膜状部
Claims (5)
- カソードと、
アノードと、
前記カソードと前記アノードとの間に配置され、水酸化物イオン伝導性を有する電解質と、
を備え、
電気化学セルの作動温度において、pH値6における前記電解質の水酸化物イオン伝導度は、pH値13.5における前記電解質の水酸化物イオン伝導度の0.40倍以下である、
電気化学セル。 - 前記作動温度において、pH値6における前記電解質の水酸化物イオン伝導度は、pH値13.5における前記電解質の水酸化物イオン伝導度の0.10倍以下である、
請求項1に記載の電気化学セル。 - カソードと、
アノードと、
前記カソードと前記アノードとの間に配置され、水酸化物イオン伝導性を有する電解質と、
を備え、
電気化学セルの作動温度において、pH値6における前記電解質の水酸化物イオン伝導度は、pH値8.2における前記電解質の水酸化物イオン伝導度の0.80倍以下である、
電気化学セル。 - 前記作動温度において、pH値6における前記電解質の水酸化物イオン伝導度は、pH値8.2における前記電解質の水酸化物イオン伝導度の0.70倍以下である、
請求項3に記載の電気化学セル。 - 前記電解質は、連続孔を形成する多孔質基材と、イオン伝導性を有し、前記連続孔内に配置されるイオン伝導体とを含む、
請求項1乃至4のいずれかに記載の電気化学セル。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018235736 | 2018-12-17 | ||
JP2018235736 | 2018-12-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020098780A true JP2020098780A (ja) | 2020-06-25 |
JP6803452B2 JP6803452B2 (ja) | 2020-12-23 |
Family
ID=71106087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019226700A Expired - Fee Related JP6803452B2 (ja) | 2018-12-17 | 2019-12-16 | 電気化学セル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6803452B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023247420A3 (en) * | 2022-06-22 | 2024-05-16 | Vito Nv | Hybrid ceramic membrane for water electrolysis application |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1173982A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Toto Ltd | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 |
JP2004511072A (ja) * | 2000-10-05 | 2004-04-08 | フオースクニングスセンター・リセ | 電気化学セルおよびその製造方法 |
JP2010113889A (ja) * | 2008-11-05 | 2010-05-20 | Kyoto Univ | アルカリ燃料電池用電極 |
JP2013120727A (ja) * | 2011-12-08 | 2013-06-17 | Noritake Co Ltd | アルカリ電解質および該電解質を備えた燃料電池 |
JP2013191523A (ja) * | 2012-03-15 | 2013-09-26 | Osaka Prefecture Univ | 全固体アルカリ燃料電池用電解質膜 |
JP2014011000A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Hitachi Ltd | イオン伝導体およびこれを用いた電気化学デバイス |
WO2016167030A1 (ja) * | 2015-04-14 | 2016-10-20 | 日本碍子株式会社 | 層状複水酸化物、層状複水酸化物緻密膜及び複合材料 |
WO2017221531A1 (ja) * | 2016-06-24 | 2017-12-28 | 日本碍子株式会社 | 層状複水酸化物を含む機能層及び複合材料 |
JP2018106882A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 燃料電池および水電解装置 |
-
2019
- 2019-12-16 JP JP2019226700A patent/JP6803452B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1173982A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Toto Ltd | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 |
JP2004511072A (ja) * | 2000-10-05 | 2004-04-08 | フオースクニングスセンター・リセ | 電気化学セルおよびその製造方法 |
JP2010113889A (ja) * | 2008-11-05 | 2010-05-20 | Kyoto Univ | アルカリ燃料電池用電極 |
JP2013120727A (ja) * | 2011-12-08 | 2013-06-17 | Noritake Co Ltd | アルカリ電解質および該電解質を備えた燃料電池 |
JP2013191523A (ja) * | 2012-03-15 | 2013-09-26 | Osaka Prefecture Univ | 全固体アルカリ燃料電池用電解質膜 |
JP2014011000A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Hitachi Ltd | イオン伝導体およびこれを用いた電気化学デバイス |
WO2016167030A1 (ja) * | 2015-04-14 | 2016-10-20 | 日本碍子株式会社 | 層状複水酸化物、層状複水酸化物緻密膜及び複合材料 |
WO2017221531A1 (ja) * | 2016-06-24 | 2017-12-28 | 日本碍子株式会社 | 層状複水酸化物を含む機能層及び複合材料 |
JP2018106882A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 燃料電池および水電解装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023247420A3 (en) * | 2022-06-22 | 2024-05-16 | Vito Nv | Hybrid ceramic membrane for water electrolysis application |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6803452B2 (ja) | 2020-12-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6771071B2 (ja) | 電気化学セル用電解質及び電気化学セル | |
JP6651669B2 (ja) | 電気化学セル用電解質、及び電気化学セル | |
JP6817406B2 (ja) | 電気化学セル用接合体、及び電気化学セル | |
JP6963709B1 (ja) | 電気化学セル、及び電気化学セル用電解質膜 | |
JP6803452B2 (ja) | 電気化学セル | |
JP6771072B2 (ja) | 電気化学セル用電解質及び電気化学セル | |
JP6651670B2 (ja) | 電気化学セル用電解質、及び電気化学セル | |
JP6670968B2 (ja) | 電気化学セル用電解質及び電気化学セル | |
JP6963596B2 (ja) | 電気化学セル | |
JP6670969B2 (ja) | 電気化学セル用電解質及び電気化学セル | |
JP6721760B2 (ja) | 電気化学セル | |
JP6778793B2 (ja) | 電気化学セル用電解質及び電気化学セル | |
JP6851455B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP6643521B2 (ja) | 固体アルカリ形燃料電池 | |
JP6771073B2 (ja) | 電気化学セル用電解質及び電気化学セル | |
JP6689915B2 (ja) | 電気化学セル用電解質及び電気化学セル | |
JP6688837B2 (ja) | 電気化学セル用電解質及び電気化学セル | |
JP6821001B2 (ja) | 固体アルカリ形燃料電池 | |
JP6721763B2 (ja) | 電気化学セル | |
JP6721761B2 (ja) | 電気化学セル用電解質及び電気化学セル | |
JP6963703B2 (ja) | 膜電極接合体 | |
JP6850851B1 (ja) | 燃料電池 | |
JP6753996B2 (ja) | 固体アルカリ形燃料電池、固体アルカリ形燃料電池システム及び固体アルカリ形燃料電池の運転方法 | |
JP6963708B1 (ja) | 電気化学セル用電解質膜、及び電気化学セル | |
JP6872592B2 (ja) | 電気化学セル用電解質、及び電気化学セル |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191217 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20191217 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20200110 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200522 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200623 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200821 |
|
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: 20201104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201130 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6803452 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |