JP2730074B2 - 燃料電池用負極 - Google Patents
燃料電池用負極Info
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- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、水素吸蔵合金もしくは金属水素化物を少な
くとも一部に用いる燃料電池用負極、特に溶融炭酸塩型
燃料電池用負極に関するものである。
くとも一部に用いる燃料電池用負極、特に溶融炭酸塩型
燃料電池用負極に関するものである。
従来の技術 従来の水素吸蔵合金または金属水素化物を用いる燃料
電池用負極は、水素吸蔵合金または金属水素化物をその
まま電極材料として用いるか、あるいは他の電極材料を
単に混合して用いるかが一般的であった。しかし、燃料
電池用の負極として用いる場合、負極と直接接する電解
質などの雰囲気が水素吸蔵合金または金属水素化物にと
って腐食性の強い雰囲気である場合が多く、その対策と
して水素吸蔵合金または金属水素化物の表面を安定な物
質でメッキする事により耐食性を向上させる方法等が考
案されている。
電池用負極は、水素吸蔵合金または金属水素化物をその
まま電極材料として用いるか、あるいは他の電極材料を
単に混合して用いるかが一般的であった。しかし、燃料
電池用の負極として用いる場合、負極と直接接する電解
質などの雰囲気が水素吸蔵合金または金属水素化物にと
って腐食性の強い雰囲気である場合が多く、その対策と
して水素吸蔵合金または金属水素化物の表面を安定な物
質でメッキする事により耐食性を向上させる方法等が考
案されている。
発明が解決しようとする課題 水素吸蔵合金または金属水素化物の表面を安定な物質
でメッキする事により耐食性を向上させる方法は、水素
の吸蔵放出を繰り返すことにより水素吸蔵合金または金
属水素化物が微粉化する特性によって、微粉化が進んだ
場合の耐食性が問題であるばかりでなく、水素吸蔵合金
または金属水素化物の表面を覆っている安定な物質によ
って水素吸蔵合金または金属水素化物の表面活性が低下
する問題がある。
でメッキする事により耐食性を向上させる方法は、水素
の吸蔵放出を繰り返すことにより水素吸蔵合金または金
属水素化物が微粉化する特性によって、微粉化が進んだ
場合の耐食性が問題であるばかりでなく、水素吸蔵合金
または金属水素化物の表面を覆っている安定な物質によ
って水素吸蔵合金または金属水素化物の表面活性が低下
する問題がある。
課題を解決するための手段 そこで、本発明は、水素吸蔵合金と、前記合金中に含
まれている少なくとも一種の金属元素とを含む共晶体か
ら燃料電池用負極を構成するものである。
まれている少なくとも一種の金属元素とを含む共晶体か
ら燃料電池用負極を構成するものである。
ここに用いる水素吸蔵合金としては、Zr−Ni系、Zr−
Cu系、Ti−Ni系、La−Ni系、およびMm−Ni系合金からな
る群より選ばれた合金が好ましい。なかでもNiを構成成
分とする水素吸蔵合金で、これと少なくともNiを含む共
晶体で負極を構成するのが好ましい。
Cu系、Ti−Ni系、La−Ni系、およびMm−Ni系合金からな
る群より選ばれた合金が好ましい。なかでもNiを構成成
分とする水素吸蔵合金で、これと少なくともNiを含む共
晶体で負極を構成するのが好ましい。
作用 共晶体は、一般に非常に細かい均一な相を形成する。
従って、本発明による負極は、水素吸蔵合金の表面活性
を低下させることなく耐食性を向上させることができ
る。さらに共晶体をニッケルを含むことによってこれら
の効果はより向上する。
従って、本発明による負極は、水素吸蔵合金の表面活性
を低下させることなく耐食性を向上させることができ
る。さらに共晶体をニッケルを含むことによってこれら
の効果はより向上する。
実施例 （実施例１） 水素吸蔵合金として、ZrNiを用い、これにNiを加えて
短時間溶融し、20μｍ以下に粉砕した合金を負極材料と
した。Ｘ線回折による同定の結果、ZrNi、ZrNi3とNiと
が主成分の共晶体であった。これに焼結助剤としてカー
ボニルニッケルを微量混入し、還元雰囲気下で焼結成形
し負極とした。正極にはリチウムドープした酸化Niの多
孔体を、電解質体には電解質保持体であるアルミン酸リ
チウムに60wt％の炭酸塩（炭酸リチウム：炭酸カリウム
＝62:38mol％）と成型助剤等を混合し、テープキャステ
ィング法にてタイル状に成型し、このタイル状成型体を
昇温する事によって成形助剤等を焼散し電解質体として
電池に組み込んだ。また燃料ガスには水素：炭酸ガスの
比が80:20のガスを60℃で加湿したものを、酸化剤とし
て空気：炭酸ガスの比が70:30のものを適用し、650℃の
温度でこの溶融炭酸塩型燃料電池の特性を調べた。
短時間溶融し、20μｍ以下に粉砕した合金を負極材料と
した。Ｘ線回折による同定の結果、ZrNi、ZrNi3とNiと
が主成分の共晶体であった。これに焼結助剤としてカー
ボニルニッケルを微量混入し、還元雰囲気下で焼結成形
し負極とした。正極にはリチウムドープした酸化Niの多
孔体を、電解質体には電解質保持体であるアルミン酸リ
チウムに60wt％の炭酸塩（炭酸リチウム：炭酸カリウム
＝62:38mol％）と成型助剤等を混合し、テープキャステ
ィング法にてタイル状に成型し、このタイル状成型体を
昇温する事によって成形助剤等を焼散し電解質体として
電池に組み込んだ。また燃料ガスには水素：炭酸ガスの
比が80:20のガスを60℃で加湿したものを、酸化剤とし
て空気：炭酸ガスの比が70:30のものを適用し、650℃の
温度でこの溶融炭酸塩型燃料電池の特性を調べた。
燃料利用率40％、150mA/cm2において初期性能が0.83
V、5000時間後の性能が0.80Vであった 比較のために、水素吸蔵合金として、ZrNiを用い、20
μｍ以下に粉砕した合金に焼結助剤としてカーボニルニ
ッケルを微量混入し、還元雰囲気下で焼結成形し負極と
して評価した。他の電池構成条件や作動条件は同上であ
る。
V、5000時間後の性能が0.80Vであった 比較のために、水素吸蔵合金として、ZrNiを用い、20
μｍ以下に粉砕した合金に焼結助剤としてカーボニルニ
ッケルを微量混入し、還元雰囲気下で焼結成形し負極と
して評価した。他の電池構成条件や作動条件は同上であ
る。
燃料利用率40％、150mA/cm2において初期性能が0.82
V、2000時間後の性能が0.68Vであった。
V、2000時間後の性能が0.68Vであった。
（実施例２） 水素吸蔵合金として、ZrCuを用い、これにCuを加えて
短時間溶融し、20μｍ以下に粉砕した合金を負極材料と
した。Ｘ線回折による同定の結果、ZrCuとCuが主成分の
共晶体であった。これに焼結助剤として銅粉末を微量混
入し、還元雰囲気下で焼結成形し負極とした。正極には
リチウムドープした酸化Niの多孔体を、電解質体には電
解質保持体であるアルミン酸リチウムに60wt％の炭酸塩
（炭酸リチウム：炭酸カリウム＝62:38mol％）と成型助
剤等を混合し、テープキャスティング法にてタイル状に
成型し、このタイル状成型体を昇温する事によって成形
助剤等を焼散し電解質体として電池に組み込んだ。また
燃料ガスには水素：炭酸ガスの比が80:20のガスを60℃
で加湿したものを、酸化剤として空気：炭酸ガスの比が
70:30のものを適用し、650℃の温度でこの溶融炭酸塩型
燃料電池の特性を調べた。
短時間溶融し、20μｍ以下に粉砕した合金を負極材料と
した。Ｘ線回折による同定の結果、ZrCuとCuが主成分の
共晶体であった。これに焼結助剤として銅粉末を微量混
入し、還元雰囲気下で焼結成形し負極とした。正極には
リチウムドープした酸化Niの多孔体を、電解質体には電
解質保持体であるアルミン酸リチウムに60wt％の炭酸塩
（炭酸リチウム：炭酸カリウム＝62:38mol％）と成型助
剤等を混合し、テープキャスティング法にてタイル状に
成型し、このタイル状成型体を昇温する事によって成形
助剤等を焼散し電解質体として電池に組み込んだ。また
燃料ガスには水素：炭酸ガスの比が80:20のガスを60℃
で加湿したものを、酸化剤として空気：炭酸ガスの比が
70:30のものを適用し、650℃の温度でこの溶融炭酸塩型
燃料電池の特性を調べた。
燃料利用率40％、150mA/cm2において初期性能が0.80
V、5000時間後の性能が0.75Vであった 比較のために、水素吸蔵合金として、ZrCuを用い、20
μｍ以下に粉砕した合金に焼結助剤として銅粉末を微量
混入し、還元雰囲気下で焼結成形し負極として評価し
た。他の電池構成条件や作動条件は同上である。
V、5000時間後の性能が0.75Vであった 比較のために、水素吸蔵合金として、ZrCuを用い、20
μｍ以下に粉砕した合金に焼結助剤として銅粉末を微量
混入し、還元雰囲気下で焼結成形し負極として評価し
た。他の電池構成条件や作動条件は同上である。
燃料利用率40％、150mA/cm2において初期性能が0.78
V、2000時間後の性能が0.61Vであった。
V、2000時間後の性能が0.61Vであった。
（実施例３） 水素吸蔵合金として、TiにNiを加えて短時間溶融し、
20μｍ以下に粉砕した合金を負極材料とした。Ｘ線回折
による同定の結果、Ti、TiNiとNiが主成分の共晶体であ
った。これに焼結助剤としてカーボニルニッケルを微量
混入し、還元雰囲気下で焼結成形し負極とした。正極に
はリチウムドープした酸化Niの多孔体を、電解質体には
電解質保持体であるアルミン酸リチウムに60wt％の炭酸
塩（炭酸リチウム：炭酸カリウム＝62:38mol％）と成型
助剤等を混合し、テープキャスティング法にてタイル状
に成型し、このタイル状成型体を昇温する事によって成
形助剤等を焼散し電解質体として電池に組み込んだ。ま
た燃料ガスには水素：炭酸ガスの比が80:20のガスを60
℃で加湿したものを、酸化剤として空気：炭酸ガスの比
が70:30のものを適用し、650℃の温度でこの溶融炭酸塩
型燃料電池の特性を調べた。
20μｍ以下に粉砕した合金を負極材料とした。Ｘ線回折
による同定の結果、Ti、TiNiとNiが主成分の共晶体であ
った。これに焼結助剤としてカーボニルニッケルを微量
混入し、還元雰囲気下で焼結成形し負極とした。正極に
はリチウムドープした酸化Niの多孔体を、電解質体には
電解質保持体であるアルミン酸リチウムに60wt％の炭酸
塩（炭酸リチウム：炭酸カリウム＝62:38mol％）と成型
助剤等を混合し、テープキャスティング法にてタイル状
に成型し、このタイル状成型体を昇温する事によって成
形助剤等を焼散し電解質体として電池に組み込んだ。ま
た燃料ガスには水素：炭酸ガスの比が80:20のガスを60
℃で加湿したものを、酸化剤として空気：炭酸ガスの比
が70:30のものを適用し、650℃の温度でこの溶融炭酸塩
型燃料電池の特性を調べた。
燃料利用率が40％、150mA/cm2において初期性能が0.8
4V、5000時間後の性能が0.79Vであった 比較のために、水素吸蔵合金として、TiNiを用い、20
μｍ以下に粉砕した合金に焼結助剤としてカーボニルニ
ッケルを微量混入し、還元雰囲気下で焼結成形し負極と
して評価した。他の電池構成条件や作動条件は同上であ
る。
4V、5000時間後の性能が0.79Vであった 比較のために、水素吸蔵合金として、TiNiを用い、20
μｍ以下に粉砕した合金に焼結助剤としてカーボニルニ
ッケルを微量混入し、還元雰囲気下で焼結成形し負極と
して評価した。他の電池構成条件や作動条件は同上であ
る。
燃料利用率40％、150mA/cm2において初期性能が0.81
V、2000時間後の性能が0.63Vであった。
V、2000時間後の性能が0.63Vであった。
以上、本実施例１から３に示したように、明らかに本
発明の優位性が確認できた。
発明の優位性が確認できた。
なお、本実施例では、水素吸蔵合金もしくは金属水素
化物と、水素吸蔵合金もしくは金属水素化物中に含まれ
る少なくとも一種の元素を含んだ金属の共晶体の作成方
法に、水素吸蔵合金もしくは金属水素化物と、水素吸蔵
合金もしくは金属水素化物中に含まれる少なくとも一種
の元素を含んだ金属の溶融による方法を用いているが、
これはその他の方法でもよい。また、焼結助剤として加
えたカーボニルニッケル粉末等は、もちろん含まなくて
もよい。さらに本実施例では、溶融炭酸塩型燃料電池に
適用した場合について示したが、これは他の燃料電池、
例えばリン酸型燃料電池や固体電解質型燃料電池に適用
しても、もちろんよい。
化物と、水素吸蔵合金もしくは金属水素化物中に含まれ
る少なくとも一種の元素を含んだ金属の共晶体の作成方
法に、水素吸蔵合金もしくは金属水素化物と、水素吸蔵
合金もしくは金属水素化物中に含まれる少なくとも一種
の元素を含んだ金属の溶融による方法を用いているが、
これはその他の方法でもよい。また、焼結助剤として加
えたカーボニルニッケル粉末等は、もちろん含まなくて
もよい。さらに本実施例では、溶融炭酸塩型燃料電池に
適用した場合について示したが、これは他の燃料電池、
例えばリン酸型燃料電池や固体電解質型燃料電池に適用
しても、もちろんよい。
発明の効果 以上のように本発明は、水素吸蔵合金もしくは金属水
素化物と、水素吸蔵合金もしくは金属水素化物中に含ま
れる少なくとも一種の元素を含んだ金属の共晶体を燃料
電池、特に溶融炭酸塩型燃料電池の負極に用いることに
より、水素吸蔵合金もしくは金属水素化物の活性を損な
うことなく、耐食性を向上し、安定な電池性能を得るこ
とができる。
素化物と、水素吸蔵合金もしくは金属水素化物中に含ま
れる少なくとも一種の元素を含んだ金属の共晶体を燃料
電池、特に溶融炭酸塩型燃料電池の負極に用いることに
より、水素吸蔵合金もしくは金属水素化物の活性を損な
うことなく、耐食性を向上し、安定な電池性能を得るこ
とができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩城 勉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−126167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−114338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−31200（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】水素吸蔵合金と、前記合金中に含まれてい
る少なくとも一種の金属元素とを含む共晶体からなるこ
とを特徴とする燃料電池用負極。 - 【請求項２】Niを含む水素吸蔵合金と、少なくともNiと
を含む共晶体からなることを特徴とする燃料電池用負
極。 - 【請求項３】前記水素吸蔵合金が、Zr−Ni系、Zr−Cu
系、Ti−Ni系、La−Ni系、およびMm−Ni系合金からなる
群より選ばれた合金である請求項１記載の燃料電池用負
極。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63215447A JP2730074B2 (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 燃料電池用負極 |
| US07/290,189 US4997729A (en) | 1987-12-24 | 1988-12-27 | Anode for high temperature fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63215447A JP2730074B2 (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 燃料電池用負極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265063A JPH0265063A (ja) | 1990-03-05 |
| JP2730074B2 true JP2730074B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=16672511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63215447A Expired - Lifetime JP2730074B2 (ja) | 1987-12-24 | 1988-08-30 | 燃料電池用負極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2730074B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL9000405A (nl) * | 1990-02-20 | 1991-09-16 | Stichting Energie | Poedervormig uitgangsmateriaal voor een legering op nikkelbasis voor het vervaardigen van een poreuze anode van een brandstofcel, werkwijze voor het bereiden van een dergelijk materiaal, werkwijze voor het vervaardigen van een anode voor brandstofcellen, de verkregen anode alsmede brandstofcel, die een dergelijke anode bevat. |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50114338A (ja) * | 1974-02-20 | 1975-09-08 | ||
| JPS5531200A (en) * | 1979-09-03 | 1980-03-05 | Jgc Corp | Hydrogen storing metallic material |
| JPS63126167A (ja) * | 1986-11-17 | 1988-05-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
-
1988
- 1988-08-30 JP JP63215447A patent/JP2730074B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0265063A (ja) | 1990-03-05 |
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