JPH0261095B2 - - Google Patents
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- JPH0261095B2 JPH0261095B2 JP57198116A JP19811682A JPH0261095B2 JP H0261095 B2 JPH0261095 B2 JP H0261095B2 JP 57198116 A JP57198116 A JP 57198116A JP 19811682 A JP19811682 A JP 19811682A JP H0261095 B2 JPH0261095 B2 JP H0261095B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
-
- 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
Description
〔発明の利用分野〕
本発明は溶融塩型燃料電池電極の製造方法に係
り、一対の隔置されたガス拡散性多孔質電極すな
わちアノード及びカソードとこれらの電極間に配
置される電解質体とを有する溶融炭酸塩型燃料電
池の電極の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 従来、この種の溶融塩型燃料電池のアノードに
は主としてニツケル多孔質体が用いられ、カソー
ドには主として酸化ニツケル多孔質体が用いられ
ている。 しかし、カソードに酸化ニツケルからなる電極
を用いた場合、酸化ニツケルの電気抵抗が大きい
ため、電池の内部抵抗が増大し、それに伴い十分
な電池性能が得られない問題があつた。またカソ
ード側にニツケル多孔質体を配置すると、カソー
ド側は酸化状態にあるため、結果的に酸化ニツケ
ル多孔質体となる。このため、燃料電池を組立て
る段階ではカソードとして多孔質ニツケル焼結体
が用いられる。しかし、多孔質ニツケル焼結体が
酸化され酸化ニツケルの多孔質体となる前に電極
が粉化、崩壊してしまう現像が発生する。 この現象は、酸素の共存下で電解質である溶融
アルカリ金属炭酸塩の作用を受けてニツケル粒子
に亀裂が発生し、焼結状態が解けてばらばらに粉
化することによる。 その結果、安定した電池性能が得られず、しか
も粉化した粒子が供給ガス中に飛散して配管を閉
塞するという問題があつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を
解消し、長期にわたつて安定で高い電池性能を発
揮する溶融塩型燃料電池電極の製造方法を提供す
ることにある。 〔発明の概要〕 本発明は、ニツケル粉末を出発原料として多孔
質ニツケル焼結板を作り、該焼結板にリチウム塩
を接触させて酸素共存下で加熱処理してLiNiO2
又はLi2Ni8O10を該焼結板の少なくとも表面に生
成させることを特徴とする溶融塩型燃料電池電極
の製造方法にある。 リチウム−ニツケル酸化物LiNiO2又は
Li2Ni8O10は、ニツケル焼結板とリチウム塩とを
酸素共存下で加熱処理することにより得られる。
リチウム塩としては炭酸塩、水酸化物、酸化物等
が単独又は混合物で用いられる。多孔質ニツケル
焼結板は、リチウム塩との反応を進行させ易い。 ニツケル焼結板に対し、リチウム塩として水酸
化リチウムを接触させて加熱処理すると、リチウ
ム−ニツケル酸化物としてLiNiO2が生成する。
一方、ニツケル焼結板に対し、リチウム塩として
炭酸リチウムを接触させて加熱処理すると、
Li2Ni8O10が生成する。このようにして製造した
電極は、酸化ニツケル粉末とリチウム塩とを混合
し焼成して製造したものにくらべて電気伝導性が
すぐれ、しかも可撓性もすぐれる。 LiNiO2、Li2Ni8O10等のリチウム−ニツケル酸
化物は、アノード及びカソードの少なくとも一方
の電極に含まれていることが必要である。電極の
表層の少なくとも0.01μｍ好ましくは0.03μｍの厚
さ又は全体がLiNiO2又はLi2Ni8O10を含むことが
望ましい。特に望ましくは表層又は全体を
LiNiO2及び／又はLi2Ni8O10のみで構成すること
である。電極はリチウムを0.1重量％以上含むこ
とが望ましい。 リチウム−ニツケル酸化物からなる電極は、溶
融塩型電池のカソードに用いられる場合に特にそ
の効果を発揮する。アノードに用いる場合には、
リチウム−ニツケル酸化物を含む電極を還元処理
することが望ましい。還元処理によつてリチウム
−ニツケル酸化物はリチウムとニツケルの合金と
なるが、すべてのリチウム−ニツケル酸化物が完
全に還元される必要はなく、部分的に還元されな
いリチウム−ニツケル酸化物が残存してもアノー
ドとしての効果を発揮しうる。 〔発明の実施例〕 実施例 １ 平均粒径3μｍのニツケル粉末100ｇに0.3重量％
CMC（カルボキシ メチル セルロース）水溶液
50mlを加えて良く混合してスラリーとし、グラフ
アイト製の鋳型（200mm×200mm、深さ1.7mm）に
流し込み、80℃で５時間、ついで120℃で３時間
乾燥したあと電気炉に移して水素雰囲気中で800
℃まで昇温し、１時間保持したあと徐冷して取り
出し、多孔質ニツケル焼結板を得た。この多孔質
ニツケル焼結板と水酸化リチウムを接触させて、
電気炉に移し、空気雰囲気中で昇温しながら450
℃で15時間保持した。徐冷したのち電気炉から取
り出し、電極板を得た。この電極の表面をＸ線回
折装置で分析した結果、NiO及びLiNiO2であつ
た。 実施例 ２ 実施例１により調製した多孔質ニツケル焼結板
と炭酸リチウムを接触させて電気炉に移し、空気
雰囲気中で昇温しながら730℃で15時間保持した。
徐冷後、電気炉から取り出し電極板を得た。この
電極の表層をＸ線回折装置で分析した結果、NiO
及びLi2Ni8O10であつた。 比較例 １ 酸化ニツケル粉末に１重量％CMC水溶液を加
えて調湿し、0.5ton／cm2の成形圧で30mmφ、厚さ
1.5mmにプレス成形した。次いで100℃で約10時間
乾燥したあと、電気炉に移し、900℃まで昇温し
空気雰囲気中で３時間保持したのち徐冷して酸化
ニツケルの多孔質体からなる電極板を得た。 次に実施例１、２及び比較例１で得られた電極
板を用いて溶融塩型燃料電池を構成し、その電池
性能を評価した。 溶融塩型燃料電池は、リチウムアルミネートを
電解質保持材として、これに炭酸リチウムと炭酸
カリウムの混合炭酸塩（62：38モル比）を45重量
％含有してなる40mmφ×厚さ２mmの電解質板をカ
ソード及びアノード間に配置し、燃料室及び酸化
剤室を備え、かつ集電端子を兼ねたハウジングで
あつて、該電極板及び電解質板からなる構成部を
両側から押しつけた構造の単セルを形成した。こ
のような単セルの溶融塩型燃料電池の燃料室に燃
料として水素50％、窒素50％から成るガスを供給
し、酸化剤室に酸化剤として空気70％、炭酸ガス
30％から成るガスをそれぞれ0.5／minの流量
で供給し、650℃で電池性能を評価した。試験結
果を第１表に示す。
り、一対の隔置されたガス拡散性多孔質電極すな
わちアノード及びカソードとこれらの電極間に配
置される電解質体とを有する溶融炭酸塩型燃料電
池の電極の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 従来、この種の溶融塩型燃料電池のアノードに
は主としてニツケル多孔質体が用いられ、カソー
ドには主として酸化ニツケル多孔質体が用いられ
ている。 しかし、カソードに酸化ニツケルからなる電極
を用いた場合、酸化ニツケルの電気抵抗が大きい
ため、電池の内部抵抗が増大し、それに伴い十分
な電池性能が得られない問題があつた。またカソ
ード側にニツケル多孔質体を配置すると、カソー
ド側は酸化状態にあるため、結果的に酸化ニツケ
ル多孔質体となる。このため、燃料電池を組立て
る段階ではカソードとして多孔質ニツケル焼結体
が用いられる。しかし、多孔質ニツケル焼結体が
酸化され酸化ニツケルの多孔質体となる前に電極
が粉化、崩壊してしまう現像が発生する。 この現象は、酸素の共存下で電解質である溶融
アルカリ金属炭酸塩の作用を受けてニツケル粒子
に亀裂が発生し、焼結状態が解けてばらばらに粉
化することによる。 その結果、安定した電池性能が得られず、しか
も粉化した粒子が供給ガス中に飛散して配管を閉
塞するという問題があつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を
解消し、長期にわたつて安定で高い電池性能を発
揮する溶融塩型燃料電池電極の製造方法を提供す
ることにある。 〔発明の概要〕 本発明は、ニツケル粉末を出発原料として多孔
質ニツケル焼結板を作り、該焼結板にリチウム塩
を接触させて酸素共存下で加熱処理してLiNiO2
又はLi2Ni8O10を該焼結板の少なくとも表面に生
成させることを特徴とする溶融塩型燃料電池電極
の製造方法にある。 リチウム−ニツケル酸化物LiNiO2又は
Li2Ni8O10は、ニツケル焼結板とリチウム塩とを
酸素共存下で加熱処理することにより得られる。
リチウム塩としては炭酸塩、水酸化物、酸化物等
が単独又は混合物で用いられる。多孔質ニツケル
焼結板は、リチウム塩との反応を進行させ易い。 ニツケル焼結板に対し、リチウム塩として水酸
化リチウムを接触させて加熱処理すると、リチウ
ム−ニツケル酸化物としてLiNiO2が生成する。
一方、ニツケル焼結板に対し、リチウム塩として
炭酸リチウムを接触させて加熱処理すると、
Li2Ni8O10が生成する。このようにして製造した
電極は、酸化ニツケル粉末とリチウム塩とを混合
し焼成して製造したものにくらべて電気伝導性が
すぐれ、しかも可撓性もすぐれる。 LiNiO2、Li2Ni8O10等のリチウム−ニツケル酸
化物は、アノード及びカソードの少なくとも一方
の電極に含まれていることが必要である。電極の
表層の少なくとも0.01μｍ好ましくは0.03μｍの厚
さ又は全体がLiNiO2又はLi2Ni8O10を含むことが
望ましい。特に望ましくは表層又は全体を
LiNiO2及び／又はLi2Ni8O10のみで構成すること
である。電極はリチウムを0.1重量％以上含むこ
とが望ましい。 リチウム−ニツケル酸化物からなる電極は、溶
融塩型電池のカソードに用いられる場合に特にそ
の効果を発揮する。アノードに用いる場合には、
リチウム−ニツケル酸化物を含む電極を還元処理
することが望ましい。還元処理によつてリチウム
−ニツケル酸化物はリチウムとニツケルの合金と
なるが、すべてのリチウム−ニツケル酸化物が完
全に還元される必要はなく、部分的に還元されな
いリチウム−ニツケル酸化物が残存してもアノー
ドとしての効果を発揮しうる。 〔発明の実施例〕 実施例 １ 平均粒径3μｍのニツケル粉末100ｇに0.3重量％
CMC（カルボキシ メチル セルロース）水溶液
50mlを加えて良く混合してスラリーとし、グラフ
アイト製の鋳型（200mm×200mm、深さ1.7mm）に
流し込み、80℃で５時間、ついで120℃で３時間
乾燥したあと電気炉に移して水素雰囲気中で800
℃まで昇温し、１時間保持したあと徐冷して取り
出し、多孔質ニツケル焼結板を得た。この多孔質
ニツケル焼結板と水酸化リチウムを接触させて、
電気炉に移し、空気雰囲気中で昇温しながら450
℃で15時間保持した。徐冷したのち電気炉から取
り出し、電極板を得た。この電極の表面をＸ線回
折装置で分析した結果、NiO及びLiNiO2であつ
た。 実施例 ２ 実施例１により調製した多孔質ニツケル焼結板
と炭酸リチウムを接触させて電気炉に移し、空気
雰囲気中で昇温しながら730℃で15時間保持した。
徐冷後、電気炉から取り出し電極板を得た。この
電極の表層をＸ線回折装置で分析した結果、NiO
及びLi2Ni8O10であつた。 比較例 １ 酸化ニツケル粉末に１重量％CMC水溶液を加
えて調湿し、0.5ton／cm2の成形圧で30mmφ、厚さ
1.5mmにプレス成形した。次いで100℃で約10時間
乾燥したあと、電気炉に移し、900℃まで昇温し
空気雰囲気中で３時間保持したのち徐冷して酸化
ニツケルの多孔質体からなる電極板を得た。 次に実施例１、２及び比較例１で得られた電極
板を用いて溶融塩型燃料電池を構成し、その電池
性能を評価した。 溶融塩型燃料電池は、リチウムアルミネートを
電解質保持材として、これに炭酸リチウムと炭酸
カリウムの混合炭酸塩（62：38モル比）を45重量
％含有してなる40mmφ×厚さ２mmの電解質板をカ
ソード及びアノード間に配置し、燃料室及び酸化
剤室を備え、かつ集電端子を兼ねたハウジングで
あつて、該電極板及び電解質板からなる構成部を
両側から押しつけた構造の単セルを形成した。こ
のような単セルの溶融塩型燃料電池の燃料室に燃
料として水素50％、窒素50％から成るガスを供給
し、酸化剤室に酸化剤として空気70％、炭酸ガス
30％から成るガスをそれぞれ0.5／minの流量
で供給し、650℃で電池性能を評価した。試験結
果を第１表に示す。
以上のように本発明によれば、電気伝導性が高
く、耐アルカリ性が著しく高い電極を得ることが
でき、電池の内部抵抗を低減させて電池出力を向
上させ、かつ長期にわたつて電池性能を維持する
ことができる。
く、耐アルカリ性が著しく高い電極を得ることが
でき、電池の内部抵抗を低減させて電池出力を向
上させ、かつ長期にわたつて電池性能を維持する
ことができる。
Claims (1)
- １ ニツケル粉末を出発原料として多孔質ニツケ
ル焼結板を作り、該焼結板にリチウム塩を接触さ
せて酸素共存下で加熱処理してLiNiO2又は
Li2Ni8O10を該焼結板の少なくとも表面に生成さ
せることを特徴とする溶融塩型燃料電池電極の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57198116A JPS5987767A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 溶融塩型燃料電池電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57198116A JPS5987767A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 溶融塩型燃料電池電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5987767A JPS5987767A (ja) | 1984-05-21 |
| JPH0261095B2 true JPH0261095B2 (ja) | 1990-12-19 |
Family
ID=16385729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57198116A Granted JPS5987767A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 溶融塩型燃料電池電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5987767A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61161670A (ja) * | 1985-01-09 | 1986-07-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融塩燃料電池 |
| JPH0797500B2 (ja) * | 1985-06-25 | 1995-10-18 | 株式会社東芝 | 溶融炭酸塩型燃料電池の燃料極の製造方法 |
| US4708917A (en) * | 1985-12-23 | 1987-11-24 | International Fuel Cells Corporation | Molten carbonate cathodes and method of fabricating |
| JP2760982B2 (ja) * | 1986-11-29 | 1998-06-04 | 株式会社東芝 | 溶融炭酸塩燃料電池の構造部材の表面処理方法 |
| JP6084404B2 (ja) * | 2012-08-31 | 2017-02-22 | 株式会社Ｔｉ | 燃料電池の電極板の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB725661A (en) * | 1953-01-16 | 1955-03-09 | Electr & Allied Ind Res Ass | Improvements relating to electric batteries |
| JPS58119161A (ja) * | 1982-01-07 | 1983-07-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融塩燃料電池用電極の製造法 |
-
1982
- 1982-11-10 JP JP57198116A patent/JPS5987767A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB725661A (en) * | 1953-01-16 | 1955-03-09 | Electr & Allied Ind Res Ass | Improvements relating to electric batteries |
| JPS58119161A (ja) * | 1982-01-07 | 1983-07-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融塩燃料電池用電極の製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5987767A (ja) | 1984-05-21 |
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