JPH03289054A - 溶融炭酸塩燃料電池用空気極材料 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池用空気極材料Info
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- JPH03289054A JPH03289054A JP2090262A JP9026290A JPH03289054A JP H03289054 A JPH03289054 A JP H03289054A JP 2090262 A JP2090262 A JP 2090262A JP 9026290 A JP9026290 A JP 9026290A JP H03289054 A JPH03289054 A JP H03289054A
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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
- H01M4/8605—Porous electrodes
- H01M4/8621—Porous electrodes containing only metallic or ceramic material, e.g. made by sintering or sputtering
-
- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、５００〜７５０℃程度で作動する溶融炭酸塩
燃料電池において長期の安定動作を可能にする、耐溶融
塩性に優れた電極材料に関するものである。
燃料電池において長期の安定動作を可能にする、耐溶融
塩性に優れた電極材料に関するものである。
［従来の技術］
従来、溶融炭酸塩燃料電池では溶融アルカリ炭酸塩則ち
炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムを電解質
として用いている。この電解質をアルミン酸リチウム等
の耐溶融塩性の保持材とともに板状に加工し、これを燃
料極と空気極の間に配して電池を構成している。電解質
の組成はモル％で炭酸リチウムが６２％、炭酸カリウム
が３８％のものが一般的である。
炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムを電解質
として用いている。この電解質をアルミン酸リチウム等
の耐溶融塩性の保持材とともに板状に加工し、これを燃
料極と空気極の間に配して電池を構成している。電解質
の組成はモル％で炭酸リチウムが６２％、炭酸カリウム
が３８％のものが一般的である。
空気極としては、酸化雰囲気中での安定性、耐溶融塩性
、電気伝導性が必要とされ酸化ニッケルを材料とした多
孔質板が用いられている。
、電気伝導性が必要とされ酸化ニッケルを材料とした多
孔質板が用いられている。
燃料極としては、還元性雰囲気中での安定性、耐溶融塩
性、電気伝導性さらに触媒作用が必要とされることから
ニッケルを主とする合金を用いた多孔質板が使用されて
いる。
性、電気伝導性さらに触媒作用が必要とされることから
ニッケルを主とする合金を用いた多孔質板が使用されて
いる。
一般的な電池の構成は、
■ニッケル酸化物 溶融炭酸塩
（アルミン酸リチウム）１ニッケル合金ｅである。
［発明が解決しようとする課題］
以上のように構成した溶融炭酸塩燃料電池では、電池特
性の長期安定性、つまり長寿命化の上で多くの課題を抱
えている０例えば、電解質の蒸発、電極の電解質中への
溶出、電極と電解質板の密着性の低下等が問題点として
挙げられる。特に空気極の溶出を原因とする空気極と燃
料極間の電気的な短絡が長寿命化をはかる上での大きな
問題点となっている。
性の長期安定性、つまり長寿命化の上で多くの課題を抱
えている０例えば、電解質の蒸発、電極の電解質中への
溶出、電極と電解質板の密着性の低下等が問題点として
挙げられる。特に空気極の溶出を原因とする空気極と燃
料極間の電気的な短絡が長寿命化をはかる上での大きな
問題点となっている。
そこで本発明では、電解質である溶融炭酸塩への溶出が
少なく、電池の長寿命化を可能にする空気極材料を提供
する事を課題とするものである。
少なく、電池の長寿命化を可能にする空気極材料を提供
する事を課題とするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明はスピネル型結晶構造を有するニッケル・マンガ
ン複酸化物を燃料電池の空気極材料とすることを特徴と
する。
ン複酸化物を燃料電池の空気極材料とすることを特徴と
する。
式Ｎｉ＋−ｘＭｎｚ＋ＪａにおいてＸが０．４未満では
、高い電気伝導性を示すが、溶融塩に対する金属イオン
の溶解度は高く燃料電池用空気極材料としては望ましく
ない。
、高い電気伝導性を示すが、溶融塩に対する金属イオン
の溶解度は高く燃料電池用空気極材料としては望ましく
ない。
またＸが０．８より大きくなると電気伝導度は低下する
。
。
以上より、耐溶融塩性、高温電気特性を考慮すれば、式
Ｎｔ＋−ｘＭｎ２＊ｘｏａにおいてＸの値は０．４≦ｘ
≦０．８が電極材料として適当である。
Ｎｔ＋−ｘＭｎ２＊ｘｏａにおいてＸの値は０．４≦ｘ
≦０．８が電極材料として適当である。
［作用］
ニッケル・マンガン複酸化物は電極として十分な電気伝
導性を有している。またスピネルタイプの複酸化物とな
ったことによりニッケルが結晶中で安定化し溶融塩に対
する溶出が少ない。
導性を有している。またスピネルタイプの複酸化物とな
ったことによりニッケルが結晶中で安定化し溶融塩に対
する溶出が少ない。
［実施例１］
酸化ニッケル（Ｎｉｐ）と二酸化マンガン（Ｍｎ０２）
を出発原料として、以下の様ににニッケル・マンガン複
酸化物を合成した。ＮｉＭｎ２０＊についてはＮｉＯを
重量％で３０．０５％、ＭｎＯ２を６９．９５％を量り
取りライカイ機で４０分間混合した後、得た混合粉を大
気中９５０℃で１０時間仮焼した。さらにライカイ機で
粉砕混合し、圧粉成型により直径１６關、厚さ約２ｍｍ
の成型体とした。この成型体を９５０℃で１０時間焼成
し、試料とした。得られた試料はＸ線回折にょリスビネ
ル構造を取っていることを確認した。
を出発原料として、以下の様ににニッケル・マンガン複
酸化物を合成した。ＮｉＭｎ２０＊についてはＮｉＯを
重量％で３０．０５％、ＭｎＯ２を６９．９５％を量り
取りライカイ機で４０分間混合した後、得た混合粉を大
気中９５０℃で１０時間仮焼した。さらにライカイ機で
粉砕混合し、圧粉成型により直径１６關、厚さ約２ｍｍ
の成型体とした。この成型体を９５０℃で１０時間焼成
し、試料とした。得られた試料はＸ線回折にょリスビネ
ル構造を取っていることを確認した。
同様にして、ＮｉＯを２１．９６％、ＭｎＯ２を７８．
０４％としてＮｉｎＮ１ｎ７ａ、２ｅＯａを、 ＮｉＯ
を１３．４７％、 ＭｎＯ２を８６．５３％としてＮｉ
ｓ、ａｅＭｎ２．５ａＯ４を、またＮｉＯを６．９５％
、ＭｎＯ２を９３．０５％として旧ａ、２４Ｍｎ２．ｙ
ａＬそれぞれ合成した。
０４％としてＮｉｎＮ１ｎ７ａ、２ｅＯａを、 ＮｉＯ
を１３．４７％、 ＭｎＯ２を８６．５３％としてＮｉ
ｓ、ａｅＭｎ２．５ａＯ４を、またＮｉＯを６．９５％
、ＭｎＯ２を９３．０５％として旧ａ、２４Ｍｎ２．ｙ
ａＬそれぞれ合成した。
浸漬試験は、８５０℃、カソード雰囲気（Ｐｏｐ＝０．
１４、Ｐ ＣＯ２＝ ０．３ａｔｍ）とし、溶融炭酸塩
を入れたアルミするつぼ中に上記試料を浸漬して行なっ
た。
１４、Ｐ ＣＯ２＝ ０．３ａｔｍ）とし、溶融炭酸塩
を入れたアルミするつぼ中に上記試料を浸漬して行なっ
た。
約３００時間後、炭酸塩を約２ｇ回収し、その中に含ま
れる金属イオン濃度を誘導プラズマ（ＩＣＰ）発光分析
を用いて調べた。結果は以下のようであり、それぞれ溶
解度は低いことが明らかになった。
れる金属イオン濃度を誘導プラズマ（ＩＣＰ）発光分析
を用いて調べた。結果は以下のようであり、それぞれ溶
解度は低いことが明らかになった。
表１ 炭酸塩に対する溶解度
Ｎｉ 、 Ｍｎ
Ｎｉ１．２Ｊｎ２．ｔａ０４ ８
７［実施例２］ 実施例１と同様に試料を合成した後、圧粉成型体を行い
１３００℃で２時間保持した。得られた焼結体を研磨紙
で削り形を整え、３０Ｘ ５Ｘ ５ｍｍの直方体とした
。これにＰｔペーストでｐｔ電極を取り付け、直流四端
子法により電気伝導度を測定した。大気中、６５０℃の
電気伝導度を図に示す０組成がＯ≦ｘ＜０゜４では電気
伝導度はほぼ一定であり、このとき伝導の活性化エネル
ギーは約０．２５ｅＶである。またＸが０．４以上にな
ると電気伝導度はＸの増加と共に減少する。活性化エネ
ルギーは約０．３５ｅＶである８本系は高い電気伝導度
を有することが明らかになった。
７［実施例２］ 実施例１と同様に試料を合成した後、圧粉成型体を行い
１３００℃で２時間保持した。得られた焼結体を研磨紙
で削り形を整え、３０Ｘ ５Ｘ ５ｍｍの直方体とした
。これにＰｔペーストでｐｔ電極を取り付け、直流四端
子法により電気伝導度を測定した。大気中、６５０℃の
電気伝導度を図に示す０組成がＯ≦ｘ＜０゜４では電気
伝導度はほぼ一定であり、このとき伝導の活性化エネル
ギーは約０．２５ｅＶである。またＸが０．４以上にな
ると電気伝導度はＸの増加と共に減少する。活性化エネ
ルギーは約０．３５ｅＶである８本系は高い電気伝導度
を有することが明らかになった。
比較のため、酸化ニッケル（Ｎｉｐ）ベレットを１４０
０℃で焼成し、これを浸漬試験に供した。条件は、実施
例１と同様に６５０℃でカソード雰囲気である。
０℃で焼成し、これを浸漬試験に供した。条件は、実施
例１と同様に６５０℃でカソード雰囲気である。
ＩＣＰにより求めた３００時間後の溶融塩中のＮ１イオ
ン濃度は、２４ｐｐｍであった。
ン濃度は、２４ｐｐｍであった。
以上のように、鉄−コバルト複酸化物は電極として十分
な電気伝導性を有し、また電解質に対する優れた耐食性
を有するため、電池の長寿命化に有効である。
な電気伝導性を有し、また電解質に対する優れた耐食性
を有するため、電池の長寿命化に有効である。
［発明の効果〕
本発明による空気極材料は耐溶融塩性に優れているため
、電池の長寿命化に対して効果が大である。またこれに
よって、発電のコストダウンをはかることが出来る。
、電池の長寿命化に対して効果が大である。またこれに
よって、発電のコストダウンをはかることが出来る。
図はニッケルマンガン複酸化物の組成と電気伝導度およ
び活性化エネルギーの関係を示す。
び活性化エネルギーの関係を示す。
Claims (1)
- スピネル型結晶構造を有するニッケル・マンガン複酸化
物において式Ｎｉ＿１＿−＿ｘＭｎ＿２＿＋＿ｘＯ＿４
においてｘの値が０．４≦ｘ≦０．８の組成範囲をもつ
ことを特徴とする溶融炭酸塩燃料電池用空気極材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2090262A JPH03289054A (ja) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | 溶融炭酸塩燃料電池用空気極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2090262A JPH03289054A (ja) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | 溶融炭酸塩燃料電池用空気極材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03289054A true JPH03289054A (ja) | 1991-12-19 |
Family
ID=13993589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2090262A Pending JPH03289054A (ja) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | 溶融炭酸塩燃料電池用空気極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03289054A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111326751A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-06-23 | 北京航空航天大学 | 一种铝空气电池及其制备方法 |
-
1990
- 1990-04-06 JP JP2090262A patent/JPH03289054A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111326751A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-06-23 | 北京航空航天大学 | 一种铝空气电池及其制备方法 |
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