JPH03289055A - 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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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
-
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
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
燃料電池の電極材料に関するものである。
燃料電池の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。
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。
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、
ｅニッケル酸化物１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。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。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。
水溶液用の電極として特開昭４９−５２７７９に開示さ
れている酸化コバルトを含有したフェライトがある。し
かしながら、このフェライトは、高温においては安定性
に問題あり、燃料電池のカソード雰囲気では使用できな
い。
れている酸化コバルトを含有したフェライトがある。し
かしながら、このフェライトは、高温においては安定性
に問題あり、燃料電池のカソード雰囲気では使用できな
い。
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鉄−コバルト複酸
化物を空気極材料とすることを特徴とする。
化物を空気極材料とすることを特徴とする。
鉄の含有量が多くなると酸化雰囲気で不安定になり、酸
化鉄（Ｆｅ２ｅｓ）を析出し電気伝導度は低下する。
化鉄（Ｆｅ２ｅｓ）を析出し電気伝導度は低下する。
またコバルト量が多くなると耐食性のあるコバルト酸リ
チウムが電極表面に緻密化せず、多孔質体である電極が
崩れる可能性がでてくる。
チウムが電極表面に緻密化せず、多孔質体である電極が
崩れる可能性がでてくる。
そこで組成としては式Ｆｅ＋ ４ＸＣＯ２−ＸＯ４にお
いてＸの範囲としてＯ≦ｘ≦１が適当である。
いてＸの範囲としてＯ≦ｘ≦１が適当である。
［作用］
鉄−コバルト複酸化物は酸化雰囲気中で電極として十分
な電気伝導性を有しており、また電解質中では耐溶融塩
性に優れているリチウム化合物を生成するため電解質中
への溶出が少ない。
な電気伝導性を有しており、また電解質中では耐溶融塩
性に優れているリチウム化合物を生成するため電解質中
への溶出が少ない。
［実施例１コ
三酸化二コバルト（ＣＯ２０３）と三酸化二鉄（Ｆ８２
０３）を出発原料として、以下の様にコバルト鉄複酸化
物を合成した− Ｆｅ２ＣｏＯ４についてはＣＯ２Ｏ
３を重量％で３４．２％、Ｆｅ２Ｏ３を６５．８％を量
り取すライヵイ機で混合した。得た混合粉を大気中９７
０℃で１０時間仮焼し、さらにライカイ機で粉砕混合し
た後、約１、１ＭＰａで直方体（３０Ｘ ５Ｘ ４ｍｍ
）に圧粉成型し、１０００℃で１０時間焼成し試料を調
製した。
０３）を出発原料として、以下の様にコバルト鉄複酸化
物を合成した− Ｆｅ２ＣｏＯ４についてはＣＯ２Ｏ
３を重量％で３４．２％、Ｆｅ２Ｏ３を６５．８％を量
り取すライヵイ機で混合した。得た混合粉を大気中９７
０℃で１０時間仮焼し、さらにライカイ機で粉砕混合し
た後、約１、１ＭＰａで直方体（３０Ｘ ５Ｘ ４ｍｍ
）に圧粉成型し、１０００℃で１０時間焼成し試料を調
製した。
同様にして、Ｃｏｔ’ｓを６７．５％、Ｆｅ＋ ０３を
３２．５％としてＦｅＣ０２０４をまた、 ＣＯ２０３
を５１．０％、 Ｆｅ２０３を４９゜０％としてＦｅ＋
、ｓＣｏ＋、ｓＯ４をそれぞれ合成した。
３２．５％としてＦｅＣ０２０４をまた、 ＣＯ２０３
を５１．０％、 Ｆｅ２０３を４９゜０％としてＦｅ＋
、ｓＣｏ＋、ｓＯ４をそれぞれ合成した。
電気伝導度の測定には直流四端子法を用いた。
大気中、６５０℃の電気伝導度は以下の通りである。
本系は高い電気伝導度を有することが明らかであす、こ
れはカソード材料として必要とされる電気特性を満足す
るものである。
れはカソード材料として必要とされる電気特性を満足す
るものである。
電気伝導度（Ｓ＋ｒ ’ ）
［実施例２コ
実施例１と同様にＦｅ２ＣｏＯ４とＦｅＣｏ２０ａの直
径１６Ｍ１厚さ約２ｍｍの成型体を作製し、浸漬試験に
供した。
径１６Ｍ１厚さ約２ｍｍの成型体を作製し、浸漬試験に
供した。
試験は、６５０℃、カソード雰囲気（Ｐ ０２＝ ０．
１４、ＰＣＯ２＝ 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。
１４、ＰＣＯ２＝ 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。
［比較例］
比較のため、酸化ニッケル（Ｎｉｐ）ベレットヲ１４０
０℃で焼成し、これを浸漬試験に供した０条件は、実施
例２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０条件は、実施
例２と同様に６５０℃でカソード雰囲気である。
誘導プラズマ（ｒｃＰ）発光分析により求めた３００時
間後の溶融塩中のＮｉイオン濃度は、２４ｐｐｍであっ
た。
間後の溶融塩中のＮｉイオン濃度は、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。
Claims (1)
- スピネル型結晶構造を有する鉄−コバルト複酸化物にお
いて式Ｆｅ＿１＿＋＿ｘＣｏ＿２＿−＿ｘＯ＿４でｘの
値が０≦ｘ≦１の範囲の組成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 |
|---|---|---|---|
| JP2090263A JPH03289055A (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 |
|---|---|---|---|
| JP2090263A JPH03289055A (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 |
|---|---|
| JPH03289055A true JPH03289055A (ja) | 1991-12-19 |
Family
ID=13993617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2090263A Pending JPH03289055A (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) | JPH03289055A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994009521A1 (de) * | 1992-10-21 | 1994-04-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Hochtemperatur-brennstoffzelle |
-
1990
- 1990-04-06 JP JP2090263A patent/JPH03289055A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994009521A1 (de) * | 1992-10-21 | 1994-04-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Hochtemperatur-brennstoffzelle |
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