JP5071933B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
Phys. Chem. Chem. Phys.9 (2007)1793-1801
(1)当該電解槽内に、アルカリ性電解液が充填されてなり、
(2)当該アルカリ性電解液に過酸化水素がさらに配合されており、
(3)過酸化水素が配合されたアルカリ性電解液のpHが12以上である、
燃料電池。
正極(カソード):H2O2 +2e- → 2OH-
全電池反応:2H2O2 → O2 + 2H2O
与しない過酸化水素の分解反応を抑制しながら、電池の出力が大きくすることができる。
である過酸化水素を導入するための配管(導入管)、及び電池反応により発生する酸素を排出するための配管(排出管)を設置すればよい。
(電解液の調製)
NaOH40gを1Lの純水に溶解し、1mol/LのNaOH水溶液を調製した。この水溶液10mLに11.6mol/Lの過酸化水素水溶液を0.2586mL加えることにより、300mmol/Lの過酸化水素を含む1mol/LのNaOH水溶液(実施例1の電解液)を調製した。pHは13.6であった。
得られた電解液をH型セルに充填し、窒素を吹き込むことにより電解液中の溶存酸素をパージした(なお、H型セル内はガラスフィルタでカソード側とアノード側とが仕切られていたが、カソード側及びアノード側ともに同一の上記電解液を充填した)。次いで、アノードとしてAu電極(電極直径が0.5mm、電極の長さが1.6cmの金属線)、カソードとしてAg電極(電極直径が0.5mm、電極の長さが1.6cmの金属線)を浸し、過酸化水素燃料導入用の導入管及び酸素ガス排出用の排出管を設けることにより、実施例1の一室型燃料電池を作製した。
アノードとしてPd電極(電極直径が0.5mm、電極の長さが1.6cmの金属線)を使用した以外は、実施例1と同様にして、実施例2の一室型燃料電池を作製した。
アノードとしてPt電極(電極直径が1.0mm、電極の長さが1.6cmの金属線)を使用した以外は、実施例1と同様にして、実施例3の一室型燃料電池を作製した。
アノードとしてNi電極(電極表面積が0.018cm2の平板電極)、カソードとしてAg電極(電極表面積が0.018cm2の平板電極)を使用した以外は、実施例1と同様にして、実施例4の一室型燃料電池を作製した。
NaOH水溶液の代わりにリン酸緩衝液を配合してpHを6.0に調節した以外は実施例1と同様にして電解液を調製し、これを比較例1の電解液とした。この電解液を使用した以外は、実施例1と同様にして、比較例1の一室型燃料電池を作製した。
実施例1〜4及び比較例1の一室型燃料電池の発電試験を、定電流モード(ガルバノスタットモード)で行った。なお、過酸化水素は、導入管より間けつ的に電解反応初期の濃度程度となるように補充した。この結果を図2に示す(比較例1は図示せず)。実施例1の最大電流密度は1975μA/cm2、実施例2の最大電流密度は2370μA/cm2、実施例3の最大電流密度は978μA/cm2、実施例4の最大電流密度は1722μA/cm2であった。なお、比較例1の一室型燃料電池は、最大電流密度が4μA/cm2未満であり、発電性能をほとんど発揮しなかったため、実用レベルには至らなかった。
実施例1において、電解液中の溶存酸素をパージしない以外は実施例1と同様にして、実施例5の燃料電池を作製し、実施例1と同様の発電評価を行った。この場合の実施例5の発電結果を実施例1の発電結果とともに図3に示す。
実施例1において、アノードとしてAu電極(1.5cm×0.8cmの平板電極)、カソードとしてAg電極(1.5cm×0.8cmの平板電極)を使用し、さらにガラスフィルタを取り除いた(図1を参照)以外は、実施例1と同様にして実施例6の一室型燃
料電池を作製した後、実施例1と同様の発電試験を行った。この結果を図4に示す。
電解液中の過酸化水素の含有量を300mmol/Lの代わりに900mmol/Lにした以外は、実施例6と同様にして、実施例7の一室型燃料電池を作製し、実施例6と同様にして、発電試験を行った。この結果を図4に併記する。
Claims (5)
- 正極及び負極が、電解槽内に配置された一室型燃料電池であって、
(1)当該電解槽内に、アルカリ性電解液が充填されてなり、
(2)当該アルカリ性電解液に過酸化水素がさらに配合されており、
(3)過酸化水素が配合されたアルカリ性電解液のpHが12以上であり、
(4)過酸化水素に対する還元活性が強く酸化活性が弱い正極と、過酸化水素に対する酸化活性が強く還元活性が弱い負極を有する、
燃料電池。 - 電池反応で消費された過酸化水素を電解液中に連続的又は間けつ的に補充する、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記正極及び負極が、8〜11族の異なる遷移金属である、請求項1又は2に記載の燃料電池。
- 前記正極が銀である、請求項1〜3のいずれかに記載の燃料電池。
- 前記負極が金、白金、パラジウム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1
種である、請求項1〜4のいずれかに記載の燃料電池。
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