JP5653716B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
(式中、R1は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基またはアリール基を示し、R2は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、アリール基または炭素数1〜4のアルコキシ基を示し、R3は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
R5CH(COR4)2 (2)
(式中、R4は、炭素数1〜6のアルキル基を示し、R5は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
上記一般式(1)および上記一般式(2)中、R1、R2およびR4の炭素数1〜6のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、t−アミル、t−ヘキシルなどが挙げられる。また、R3およびR5の炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、t−ブチルなどが挙げられる。
(1) NH2NH2+4OH−→4H2O+N2+4e− (燃料側電極)
(2) O2+2H2O+4e−→4OH− (酸素側電極)
(3) NH2NH2+O2→2H2O+N2 (全体)
また、二段反応は、燃料側電極2、酸素側電極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;燃料側電極)
(5) H2+2OH−→2H2O+2e− (燃料側電極)
(6) 1/2O2+H2O+2e−→2OH− (酸素側電極)
(7) H2+1/2O2→H2O (全体)
上記反応式(4)に示すように、二段反応では、ヒドラジン(NH2NH2)が、一旦、水素(H2)と窒素(N2)とに分解するので、その分解反応のためのエネルギーロスを生じる。そのため、二段反応の一段反応に対する割合が多くなると、燃料利用効率の低下や発熱量の増加を招き、ひいては、発電性能の低下が不可避となる。
<金属塩溶液の調製>
オートサンプラー(GILSON製、GX−271LH)にて、下記金属塩溶液を調製した。
・硝酸ルテニウム(Ru(NO3)3)水溶液(濃度0.025mol/L)
・硝酸ニッケル(Ni(NO3)2)水溶液(濃度0.055mol/L)
<混合分散液の調製>
オートサンプラー(GILSON製、GX−271LH)にて、硝酸ルテニウム水溶液7.800mL(硝酸ルテニウム換算で1.95×10−4mol)および硝酸ニッケル水溶液1.907mL(硝酸ニッケル換算で4.77×10−5mol)を混合した。
<予備凍結>
分散液を、大気圧下、液体窒素(−196℃)で30分間冷却し、凍結させた。
<真空凍結乾燥>
真空凍結乾燥器(Labconco製、FZ−12型)にて、表1に示す乾燥プログラムに従って温度操作し、溶剤を昇華させた。これにより、乾燥物を得た。
ガスフロー焼成炉(ラウンドサイエンス製)にて、乾燥物を、H2/Ar混合気体(H2/Ar=10/90(体積比))の存在下において、表2に示す焼成プログラムに従って温度操作し、焼成した。これにより、金属触媒を得た。
硝酸ルテニウム水溶液および硝酸ニッケル水溶液の配合割合を、表3に示す通りとした以外は、実施例1と同様にして、金属触媒を得た。
各実施例および各比較例により得られた金属触媒からなる燃料側電極について、それぞれのテストピースを作製して、活性を測定した。
<テストピースの作成>
まず、各実施例および各比較例の金属触媒0.005g、純水4mL、2−プロパノール0.75mLを混ぜ、超音波分散器にて10分間、分散処理した。
<活性測定>
各テストピースを用い、また、電解液として1MのKOHと1M水加ヒドラジンとの混合液を用いて、ヒドラジンの酸化活性を評価した。
(測定i(耐久試験前))
電位幅;−0.13V〜0.22V (vs. 水素可逆電位(RHE))
走査速度;5mV/s
測定温度;60℃
参照電極;Zn/ZnO(0.43V vs.RHE(60℃)/1MKOH)
補助電極;Ptワイヤー
サイクル数;6サイクル
(測定ii(耐久試験))
電位幅;−0.13V〜0.22V (vs. 水素可逆電位(RHE))
走査速度;20mV/s
測定温度;60℃
参照電極;Zn/ZnO(0.43V vs.RHE(60℃)/1MKOH)
補助電極;Ptワイヤー
サイクル数;100サイクル
(測定iii(耐久試験後))
電位幅;−0.13V〜0.22V (vs. 水素可逆電位(RHE))
走査速度;5mV/s
測定温度;60℃
参照電極;Zn/ZnO(0.43V vs.RHE(60℃)/1MKOH)
補助電極;Ptワイヤー
サイクル数;6サイクル
測定i(耐久試験前)および測定iii(耐久試験後)における活性評価の結果を、図2に示す。
3 酸素側電極
4 電解質層
S 燃料電池セル
Claims (1)
- 電解質層と、前記電解質層を挟んで対向配置され、燃料が供給される燃料側電極、および、酸素が供給される酸素側電極とを備える燃料電池において、
前記電解質層は、アニオン交換膜であり、
前記燃料は、ヒドラジンであり、
前記燃料側電極は、ルテニウムとニッケルとのみからなる金属触媒を含むことを特徴とする、燃料電池。
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JP2010241272A JP5653716B2 (ja) | 2010-10-27 | 2010-10-27 | 燃料電池 |
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