JPH01107456A - 溶融炭酸塩燃料電池の燃料極 - Google Patents

溶融炭酸塩燃料電池の燃料極

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JPH01107456A
JPH01107456A JP62264353A JP26435387A JPH01107456A JP H01107456 A JPH01107456 A JP H01107456A JP 62264353 A JP62264353 A JP 62264353A JP 26435387 A JP26435387 A JP 26435387A JP H01107456 A JPH01107456 A JP H01107456A
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fuel electrode
fuel
molten carbonate
electrode
composite oxide
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Sanehiro Furukawa
古川　修弘
Shuzo Murakami
修三 村上
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • H01M4/8621—Porous electrodes containing only metallic or ceramic material, e.g. made by sintering or sputtering
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は溶融炭酸塩を電解質として用いる燃料電池の
燃料極に関するものである。
（切　従来の技術 溶融炭酸塩型燃料電池の基本構成は、第１図に示すよう
にセラミックス（主にアルミン酸リチウム：Ｌｉ、Ａｆ
Ｏｘ　）からなる多孔質構造体に溶融炭酸塩（主にＬｉ
、Ｃｏ、−ＥＣ，Ｃｏ、の２元系混合塩）を保持せしめ
た電解質板（１）と、その両側にニッケル又はニッケル
系合金からなる多孔性燃料極（２）及びニッケル酸化物
からなる多孔性酸化剤極（３）を配置してなる。
発電時には天然ガス、石炭、メタノール等の炭化水素燃
料を改質したガスを燃料ガスとして燃料極（２）に、ま
た空気と炭酸ガスの混合ガスを酸化剤ガスとして酸化剤
極（３）に供給し、電池作動温度６００〜７００℃で電
気化学反応を行わせる。
しかしながら燃料極（２）として通常用いられる多孔性
ニッケル焼結板は、電池長期作動中高温高圧下で電極触
媒であるニッケル粒子同志で焼結凝集が進行し、燃料極
の気孔径、形状等が変化する。
その結果電極反応の起る三相界面の最適構成が維持され
難く、電池特性劣化の王な原因の１つとなっていた。
このような問題を解決する丸め、特公昭６〇−１０４２
２号公報には形状安定剤としてクロム、コバルト、ジル
コニウム、アルミニウムなどを金属・酸化物・アルカリ
金属塩として燃料極に添付するという方法が提案されて
おり、ニッケル単独の場合に比し電池運転中の形状安定
性は改善されているものの未だ充分とけ云えなかった。
（ハ）発明が解決しようとする問題点 この発明は従来のものに比し気孔径、形状などの変化が
より小さい改良された燃料極を提供し、電池特性の劣化
を抑制するものである。
に）問題点を解決するための手段 この発明は燃料極の触媒金属に、電池の作動温度下で溶
融炭酸塩に対して化学的に安定なＡ、Ｍ・Ｏｓの組成式
からなるペロブスカイト構造を有する複合酸化物を添加
したものである。ここでＡ（ホ）作　用 この発明では主にニッケルよりなる燃料極触媒中にペロ
ブスカイト構造複合酸化物が分散されているため、電池
作動中ニッケル粒子同志の焼結、凝集が進行し難しくな
り、長期間に亘って気孔径、形状が安定化し、電池特性
の劣化を抑制することが可能となる。
（へ）実施例 本発明による燃料極の作成例について説明する。
カーボニルニッケル粉末（型式２５５）とＬａＮｉ、Ｏ
ｓ粉末とを重量比９０：１０に混合し、この混合物をメ
チルセルローズ水溶液で混練してスラリー状としたもの
をドクターブレード法によりシート状に成型した。得ら
れたシートを乾燥後空気中で焼成してメチルセルローズ
を揮散させた後水素雰囲気中で焼結し、燃料極〔これを
Ａとする〕とした。尚、ＬａＮｉ、Ｏ，は所定量比の炭
酸ランク７（Ｌａｇ　（ＣＯｓ）ｓ　”ｌ　　と酸化二
フケ／’（ＮｉＯ）を充分混合機空気中１２００℃で焼
成して得た。
ペロブスカイト構造複合酸化物として、前記ＬａＮ　１
０ｓの代りに、ＬａＣｏ０１．’ＬａＦｅ０゜ＬａＭｎ
０１、ＢａＣ００Ｉ及び５ｒＯｏＯ，を夫々前記作成例
と同様に添加して燃料極〔これを順次Ｂ、Ｃ，Ｄ％Ｅ及
びＦとする）を得た。
比較のため同上カーボニル粉末と金属クロム粉末とを重
量比で９０：１０に混合した粉末及びカーボニッケル粉
末のみを用い、夫々前記と同様の工程で対照燃料極（こ
れを１及び２とする）を作成した。
これら本発明燃料極（Ａ、Ｂ％Ｃ％Ｄ、　＆　Ｆ　）及
び対照燃料極（１及び２）を夫々用いて有効作用面積２
５ｄの単電池（ににはＤ：Ｋｒ）及び（１′、２′）に
組立て、燃料ガスとして８０１Ｈｓ−２０％ＣＯ３の混
合ガスを燃料極に、酸化剤ガスとして７０％空気−５０
％ＣＯｓの混合ガスを酸化剤極に夫々供給して電池特性
を測定した。その結果が第２図の放電特性図に示されて
いる。
本発明による電池（Ａ′〜ｙ）は初期電流密度１５０ｍ
Ａ／ｄでｏ、５ｏｏｖの電池電圧を得た。
その後連続放電５００時間経過後０．７９０〜０．７９
５ｖの電池電圧であった。一方対照電池（１１及び（２
Ｙは初期電圧０．８００Ｖに対し５００時間経過後の電
圧は夫々０．７７ＱＶ及びＱ、６５ＱＶであった。
次に本発明燃料極（Ａ−Ｆ）と対照燃料極（１，２）を
夫々用いて温度６５０℃雰囲気８０％Ｈ，−２Ｑ％ＣＯ
ｓ下で２　＃／ｄの荷重をかけ圧縮試験を行った。１０
０時間後の極厚みと気孔径の変化を次表にまとめた。
以下＃匂 この表かられかるように極板厚みでは対照−（１）（２
）が初期に対して１００時間後火々９０％、６０哄とか
なり減少しているのに比し、発明明極（Ａ〜Ｆ）ｌｉ試
験後も初期厚みの９６〜９８憾を維持していた。
また気孔径に関しても対照蟲（ＩＯ２）が初期に対し夫
々７０％、５０％と小さくなっていムに比し、発明明極
（Ａ−Ｆ）は９０〜８８％の気孔径を維持しており、こ
れらの結果から形状安定性に対するペロブスカイト構造
複合酸化物の添加効果が確認された。この効果が第２図
の放電特性に表われたものと推察される。
尚本実施例では電植触媒であるニッケルに対しペロブス
カイト構造複合酸化物を１０％添加した場合について示
したが、添加量は２〜２０％の間で変化させた際にもは
ゾ同程度の効果が得られた。
添加量が１哄以下では添加剤の効果が出す、また２０哄
以上であると電極抵抗が増大するため電池特性の低下が
みられる。すなわち添加量が２〜２０％特に５〜１０哄
の範囲が最適であった。これがスケールを拡大した第３
図の特性図に示されている。
本発明でｉｊＡＭｏ、の織成式をもつペロブスカイト構
造の複合酸化物において、Ａの稀土類元素としてランタ
ン（Ｌａ）の他に化学的特性の類似したセリウム（Ｃｅ
）、プラセオジウム（ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）が、
又アルカリ土類金属としてバリウム（Ｂａ）、ストロン
チウム（Ｓｒ）の他にカルシウム（Ｃａ）、マグネシウ
ム（Ｍｇ）が夫々用いうる。
（ト）　　発明の効果 本発明によればニッケルを主体とする燃料極中にペロブ
スカイト構造の複合酸化物が分散されているため、電池
の作動中触媒材であるニッケル粒子同志の焼結・凝集が
進行し難くなり、長期に亘って燃料極の多孔度や形状を
安定化し、電池特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は溶融炭酸塩燃料電池の要部拡大模式図、第２図
は本発明燃料極及び対照燃料極を夫々用いた電池の放電
特性図、第３図は本発明燃料極の添加剤添加量を変化し
た場合の電池放電特性図である。 １・・・電解質板、２・・・燃料極、３・・・酸化剤極
。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）溶融炭酸塩を電解質として用いる燃料電池の燃料
    極であって、電極触媒材に、電池作動温度下で前記溶融
    炭酸塩に対して化学的に安定なＡ・Ｍ・Ｏ＿３の組成式
    からなるペロブスカイト構造を有する複合酸化物〔こゝ
    でＡは稀土類もしくはアルカリ土類金属から選択された
    元素、Ｍはコバルト・鉄・ニッケル・マンガンから選択
    された元素〕を添加したことを特徴とする溶融炭酸塩燃
    料電池の燃料極。
  2. （２）前記ペロブスカイト構造複合酸化物の添加量が２
    〜２０％の範囲であることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の溶融炭酸塩燃料電池の燃料極。
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