JPH04184869A - 燃料電池の電極 - Google Patents

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】 この発明は、從来、実用型の小型燃料電池として電解質
として、燐酸液を使用する為に、腐蝕に強い白金電極が
使はれて来たが、白金電極は資源が少くなく、高価で、
量的にも、大いに制限され、多量に、一般に、復旧する
為には、安価で多量に生産出来る、金属電極の要求され
ていたものに答へてこの電極材料として、シリコン金属
や、シリコン合金を溶融又は、焼結又は、粉体として、
加工して電解電極や、燃料電池の電極として使用する事
を特徴とする、シリコン、シリコン合金電極にかかる内
容である。

一般に、燃料電池を採用する理由は、理論的には熱エネ
リギーの７０％以上が電気エネルギーに変換出来る事で
あり、この様な発電方法が実現すめば燃料の利用の上で
極めて有利で、工業上、重大な利益がもたらされ、前世
紀から研究が続き今日に至っている。

一般燃料電池は最初、炭素と酸素即ち、空気中の酸素と
炭素が燃えて炭酸ガスになる反応Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２（９
４，６００ｃａｌ）の遊離エネルギーの減少−Ｆ■■■
＝９４，６００ｃａｌで、４電子変化であるから１．０
２Ｖの起電力が得られ、炭素１Ｋｇから９．１ＫＷ／Ｈ
の電力が得られ、８，９００Ａ／Ｈの電気量が得られる
筈であった。

從って、この燃料発電では、 Ｃ→Ｃ４＋＋４（−）　…陰極 Ｏ２→４（−）→２０２−…陽極 の電池として発電する為に必要である。

しかし前者の反応で炭素の性質からそのイオン傾向が、
極めて小さく困難で、陽極の酸素のイオン化反応も緩慢
で常温では困難で、僅かな電流の消費でも直ちに電圧が
低下した。

この解沢としては、高温系で作用せしめる事がより現実
的である。しかし高温系では炭素燃えて非起電的消耗の
為に新しい固難が生じたそこで炭素を直接使用せずに Ｃ＋１／２Ｏ２→ＣＯ Ｃ＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋２Ｈ２ の反応により、酸化炭素又は水素メタンに、かえて起電
反応を起しやすい物質に変へて燃料電池を作る方法が考
へられ、更に、純粋ガス反応では触媒による、促進を考
へ水素ガスの使用を考へた、この水素は平衡電位の得や
すいガスであるから、Ｈ２→２Ｈ＋＋２（−）、１／２
Ｏ２＋２（１）→Ｏ２−又は、Ｈ２０＋１／２Ｏ２＋２
Ｏ→２ＯＨ−となり常温又は、やや高い温度で燃料電池
が得られるしかし、陽極の酸素はイオン化しにくい困難
にあるが、、適当に陰イオンを形成する酸素供給体を電
解質中に共存させる場合触媒によって、酸素も起電反応
しやすい塩素を用ひる方法が考へられた、そして１８３
９年にグロバのガス電池−ｐｔＨ２｜Ｈ２ＳＯ４｜Ｏ２
Ｐｔ＋が採用され１．１Ｖの起電力が得られ、１８７７
年にジャブロホォクが−Ｃ｜ＫＮｏ３（ｆｕｓｅｄ）ｏ
ｒＮａＮｏ２｜ｐｌ＋又はＦｅを作り１．１Ｖの起電力
を開発した。

その後色々の人が −炭素｜熔融ＮａＯＨ｜鉄空気＋が３００〜４００℃の
温度で１Ｖの起電力を得、又、バウワは−炭素｜熔融塩
硅酸アルカリ、氷晶｜熔融鎮空気＋の電池を作り、又 −ＣＯ銅｜アルカリ液｜銅空気＋ の電地が作られ１．０４Ｖの起電力を得た。

１８８９年に入って −水素白金黒｜多孔質物質硫酸｜白金黒空気＋が開発さ
れた膏、石綿の多孔質と孔あき白金極の白金黒が使はれ
１．０Ｖ７ｄｍ２の電極で２〜２．５Ａを流せば０．７
３Ｖに低下したそのを作った。その後２０〜８０℃の温
度で反応する酸水素電池が開発され５００ｍＡ／ｃｍ２
で数ヶ月連続運転が出来る様になったこの電極としてＮ
ｉとＣｅ金属の合金とし、酸素極には、ＮｉとＡｇの混
合物が使用され、又、２００〜２５０℃の温度で作動す
る酸水素電池が開発された、このＮｉ電極にリチウムを
含む黒色ニツケル酸化物を蔽ったものが使用され、電池
寿命が５０００時間も延長されたものが作られ、この電
池反応では Ｈ２電極では　２Ｈ２＋４ＯＨ−→４Ｈ２Ｏ＋４Ｏ２電
極では、　Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４（−）→４０Ｈ−で ２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏとなる　ガス圧５０気圧温度２
４０℃　６００ｍＡ／ｃｍ２で０．８Ｖで効率は５０％
であったこの重量あたりの比較は第　図に示してありＡ
ｇｏ−２ｍ電池やＮｉ−ｅｄ電池、鉛電池より極めて高
く、Ａｇ−Ｚｎ電池が１２３ＷＨ／Ｋｇに対し、酸水素
電池は３６５ＷＨ／Ｋｇである。

２　この外にＣｏ＋Ｃｏ２：ＦｅＮｉＣｕ｜電解質｜Ａ
ｇ空気＋Ｃｏ２の電池が７２０℃で作動された、これは
、Ｏ２極で Ｏ２＋２Ｃｏ２＋４（−）→２Ｃｏ３２−燃料極では２
Ｃｏ３２−＋ＬＣＯ→４Ｃｏ２＋４（−）從って Ｏ２＋２Ｃｏ→２Ｃｏ２　又は ２Ｃｏ２２−＋ＬＨｃ→２Ｃｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４である
。

又実用化された燃料電池として、メタノールと水銀＋ト
リウム、アマルガムの電池が一部で、灯台用で、実用化
されている。

本発明は、酸水素燃料電地に於ける白金電極“Ｐｔｏ｜
燐酸｜Ｐｔ”ＣＨ４ による燐酸電解質燃料電池では、白金以外のニツケルや
ニツケル銀では、燐酸に溶解して、連続電解電地として
は問題があった。又鉄極やステンレス急激に低下し、之
云って、白金資源には問題があり、工業材料として発展
する為には、白金以外の金属による電極の開発が必要で
あった。

そこで、本発明は、この白金に代用する電極として、シ
リコン金属や、シリコン合金や、マンガンタングステン
、モリブデン合金を電極として代用せしめた。このシリ
コン金属はニツケルの様に燐酸ニツケルを作らない、し
かし、アルカリ金属には、弱いが、シリコン合金で耐蝕
性があり酸素ガスの活性化には、例へばシリコンマンガ
ンや、シリコンタングステン、シリコンモリブデン等が
使用され、シリコンバナジウムも酸化電極として有用と
なる。これに稀有金属の稀で類金属を添加すると活性化
が増大する。

又、水素ガスの活性電極としては、シリコン金属フエリ
シリコン、シリコン、ニツケル、シリコンアルミニウム
、シリコンマンガンが使用される。

そして時には、白金や、パラヂウムや、金の鑛金が施さ
れる。即ち Ｓｉｍ＋ｎｌｇｏ２｜燐酸｜ＳｉＦｅ−ＣＨ４又はＨ２ この電解に於いては燐酸シリコンは作らない理由による
、そしてシリコン表面に燐酸膜も作らないがシリコンマ
ンガン合金に於いて、マンガン量が５０％以上増大する
と燐酸マンガンを生成するから、その添加量は４０％以
下が安全である、これに塩化白金カリを作って、電解電
着鑛金を施すとマンガン塩の形成は少くなくなる。この
シリコンにマンガン銀を添加した電極は酸素の活性化が
促進される。

陰極として、シリコンにＣｅを加えたものシリコン鉄、
シリコン銅、シリコン電極に、パラヂウムの鑛金や、イ
リヂウ、ロゲウム、白金鑛金は活性化の活性化を助長し
、稀土類の添加もより結果が得られる。

この電極は、奇性アルカリの電解では、シリコンはＳｉ
ｏ−３となり、次第にアルカリに侵蝕される様に作用す
るが、鉄合金のフリシリコンでは耐久性があり、特に、
水の酸水素ガスの発生にはシリコン合金は水素ガスの発
生が容易であり弱酸にも耐蝕性があるので、用途が広い 又、前記メタノール、ナトリウムアマルガム燃料電池の
電極に作る事にも支障はない。

只だ問題になるのは、シリコン合金を作る事が問題とな
る。

シリコン金属を作るには硅石を炭素又は、黒鉛で混合し
て還元して作るが、半導体に使ふ純度の高いものでは、
ユーストが高くつくので上記の炭素還元を行ふ從って四
塩化硅酸から出発したり、水素ガス還元でなくても、差
支へがないそして、鉄合金の生産の様に、電気炉融解法
でも酸素空気ガス精錬でも、安価に出来、之等のシリコ
ン合金のシリコンマンガンも炭素還元法で熔融して、作
られ、このシリコン合金は鉄鋼生産の添加剤として多量
に使用される。

從って、鋳物加工法と同様に、鋳型を耐火材を固めて作
り、この型に、熔融合金を注型して、冷却して、電極を
作る事も出来るが、小型で薄い電極を精密に作るには、
熔結法がよい、が特に少量のニツケル、コバルト、モリ
ブデン、タングステン、鉄銀、シリコンマンガンをシリ
コン金属に混入するには、粉末冶金法による加工が便利
であるこの焼結法としては、過去に鉄屑の焼結による消
光材として、又金型用として特許が、下附されている方
法で作る。

この方法は、プレス盤に金属成型用金枠を置き電鋳練瓦
で金型を作り、金枠中に、嵌着せしめこのシリコン金物
や、その合金や、他の異種金属を粉末にして分量を秤量
したものを、混合して嵌押した、金型中に加熱、電極を
水冷しながら低電力で、強電流で印加して、耐火練瓦の
着体の入ったプレス盤で圧縮し、稀有ガスや、一酸化炭
素ガスや、水素ガス等の還元ガスを吹込みながら加圧す
る時は、合金粉は電気抵抗体となって赤熱するから圧縮
融着によって、合金粉は焼結するから、これを冷却して
、プレスから取出すと任意の形の電極が作られる。

之等の焼結で商品の良不良は、還元ガス中で行ふ事によ
って決まり、還元性又は、不活性ガスのアルゴン、ネオ
ンガスを使用する時のものが良い焼結物が得られる。

之等の焼結法では合金の発熱温度によって多孔質となっ
たり、無孔質となったりする。

又、プレスの圧力が２０００トン以上のプレス圧では、
無孔質のものが出来る。

しかし、多孔質の電極では、表面の接触面積が、増大し
、特に筺状に加工したものは、各ガスの導入管電極とし
て、便利で、粉末が、球状の■粒状のものでは、その大
小の球の配合焼結によってガスの出口壁面の密度を高く
したり、電極の外側面を粗にする事も自由に出来る。

しかしこの様な加工では、プレス圧は、高く上げられな
い。（生産歩留が低下する。） 次に、酸水素ガスの燃料電池の問題点は、酸素ガスのイ
オン化や水素ガスのイオン化である。

一般に酸水素ガスの出発時には無駄な未反応ガスの流出
が多く、燐酸液内に酸素イオンが或る程度飽和され、又
、水素イオンガスが飽和されるまでは、酸素ガスのイオ
ン化を起り難いので電解電圧を別に印加すると、陽極シ
リコン合金面に酸素イオンが充満し、水素イオンが陰極
面に充満するから、この時点で、酸水素ガスの流量を増
大すると、短時間で、酸素イオンと水素イオンとの反応
が活発に行はれる様になるから酸水素ガスの無駄が少な
く、その電極の位置を変更し、陽極を陰極に、陰極を陽
極に電解すると電極表面のクリニングが行はれるので、
効率の低下は、予防される、之等は電子回路によって制
禦出来るので、自動的に機能される。

又、電解液中に出来る水分の生成は、酸水素ガスの流量
とその反応性によって決まるが、多量の発生水は、燐酸
濃度が変化するので脱水装置と電解温度を高め、減圧脱
水を行ふ必要がある。

一般の加熱は直接水素ガスを導入する事もあるが、メタ
ンやエタン、プロパンガスを触媒で低温加熱分解した廃
熱利用が出来るし、吸収式アンモニヤ冷凍法を利用して
室内の温度度調整とこの廃熱を熱交換器の架設によって
得られるから余り問題は無い。その一つの方法として、
燐酸稀釈水液を電解して、酸素源として他の燃料電池と
併用し、太陽電池との組合せや夜間電力の使用やメタノ
ール燃料電池や畜電池の電力で、電解濃縮する事も出来
る。

又、風力発電との併用や太陽発電も併用出来る。

又、この酸水素燃料電池内の反応では、電力を高圧にす
る程、電流密度は増えるが、この為には、多孔性隔膜を
作る必要である。即ち、この電池内圧力が１０Ｋｇ圧力
では、イオンの反応速度は、２倍近くに増大する。

以上の様にして作られた燃料電池に本発明のシリコンや
シリコン合金やマンガン合金の金属電極や、白金、パラ
ヂウム、イリヂウム、ロゲウム鑛金した電極を使用した
時は、６階建マンションで使用する電力が５００Ｋｗ〜
１０００Ｋｗの容量でまかなえるので、各ビル毎に之等
小型の燃料電池の架設が出来、その効率も、５０％以上
で行へると、ともに、送電線は、各ビル毎の室内だけで
電力が得られるので送電損や送電費が必要なく、從来の
火力発電より効率が高いので大発電力の建設の必要もな
く、電力消費の無駄も、燃料ガスのコントロールによっ
て停止も出来るので、極めて有用な発明である。

この発明の実施要領を図面によって、説明すれば、次の
如くである。

第１図は焼結用シリコン又はシリコン合金の正面図で（
イ）は球状物口径１〜５粍中（ロ）は粉末１００〜７０
０メッシュのものを示している。第２図は高圧プレス盤
（１）（２）を上下に昇降して、金枠管（３）中に電鋳
練瓦（４）を嵌着は、パッキングの金属粉末を（３）と
（４）の間に敷詰めて、クッション性とする。このパッ
キングはセラミック粉でも差支へない。そして電鋳練瓦
（４）の両端には中空洞体の銅電極（６）（７）を差込
み、冷却水を、その中空洞内に循還して、冷却する。そ
してその銅電極の内側に焼結シリコン又はシリコン合金
を嵌挿し、プレス盤（１）を、上下して、圧縮加工して
、銅電極に電圧を印加して、焼結体を電気抵抗体として
赤熱し加圧する。

そしてプレス盤（１）（２）には、プラスチックスの耐
熱カバー（４）が密封されて導管（９）（９′）から、
不活性ガスの水素混合ガスや一酸化炭素ガス、不活性ガ
スが吹込まれ排出循還される。この焼結濃度は、８５０
〜１２００℃で３０分間加熱でプレスして一段目の加工
を終り冷却して金型から焼結成型を取出し、精密加工の
場合には第３図の二段プレスで加熱圧縮して焼結仕上げ
を行ふ。プレス上盤（１ａ）と（２ａ）の下段盤で圧縮
するこれもプラスチックカバー（８ａ）でカバーし、不
活性ガス、一酸化炭素や不活性ガス水素ガスを吹込み金
枠筺（３ａ）と電鋳練瓦型（４ａ）中に一次加工焼結体
（１０）を嵌挿して圧縮加熱して、焼結体（９ａ）を作
る、これを前記同様に冷却して取出して電極や多孔質電
解隔膜を作る。

第４図（イ）の焼結板は下部に密にする為球体の焼結物
（ａ）の口径を小さくし上部に上昇する程、口径を、大
きくした、配列で焼結した、正面図であり（ロ）は、こ
の最下部にセラミック粉（Ａ）を、敷付めて融着せしめ
たもので、焼結金属の発熱体を、熱源として、加熱解し
た、セラミクスである之等のセラミックガラスは、コバ
ルト■酸であれば金属との接合性が高められる。

そして第５図に示す如く焼結シリコンやシリコン合金の
筺体（２ａ）を成形し多孔質又は無孔質の上道（３Ｑ）
を成形して密封する、そして導管（４Ｑ）から酸素ガス
を筺（２Ｑ）の空間（５Ｑ）に吹込み、導管（４′Ｑ）
から取出し循還する。

水素ガスも同様に加工して水素ガスを導管（４Ｐ）（４
′Ｐ）か循還せしめる。

第６図は燃料電池の側面図を示し、多孔質焼結筺（２Ｑ
）に多孔密閉蓋（３Ｑ）を嵌着して密着し導管（４Ｑ）
より酸素ガスを筺空間（５Ｑ）内に圧入して導管（４′
Ｑ）から取出し循還し、他方の焼結筺（２Ｐ）に上蓋（
３Ｐ）を嵌着し導管（４Ｐ）から同（４′Ｐ）に循還す
る水素ガスは、回収して更に、複数個の燃料電池の導管
に連結して水素ガスと酸素ガスを別々に連結して循還せ
しめる。この焼結筺（２Ｐ）（２Ｑ）は電解タンク（７
Ｑ）に嵌挿され電解液（８Ｑ）中に浸漬している、この
電解液は燐酸でも、苛性カリ液でもよいが導管（９Ｑ）
（９ａ′）によって循還し生成した水は加熱器で加熱し
ながら蒸発して、その蒸気２形で回収する、この焼結管
は、外側は大きな穿孔面内側が密となっていて、その多
孔面からガスが電解液（Ｓ）に吹出る様にして作られる
。

この焼結筺（２Ｑ）（２Ｐ）の内側中央には、多孔隔膜
（Ｒ）が垂直に、嵌着固定されていて、多孔電極（１０
Ｑ）（１０′Ｑ）が垂直に、嵌着固定されて、直流電源
、（１１Ｑ）より電力を、印加せしめる事によって、電
極（１０ａ）（１０′Ｑ）間に酸素ガスが、電極面に発
生し活性酸素イオンを、発生し、他の電極面には、水素
ガスと、水素イオンを、発生し、焼結筺（２Ｑ）（２Ｐ
）の表面から浸透する酸素ガスの活性化酸素イオンと水
素ガスによる水素活性ガスのイオンを発生して、酸水素
ガスイオンによる反応が行はれ水が形成されて、電解質
（Ｓ）中に拡散するからこの電解液（Ｓ）を導管（９Ｑ
）（９′Ｑ）で循還して、加熱し水を水蒸気として吸引
除去し濃縮した電解液を電解槽タンク（７Ｑ）に戻して
循還する。

この内側電極は、黒鉛電極でも利用出来るが、この補助
電極による酸水ガス発生は、燃料電池の酸素ガスと水素
ガスのイオン化を促進して水形成を迅速に行はしめる効
果があるから、始動時から電力が得られる。

又（１０ａ）（１０′ａ）の多孔電極は、焼結管（２Ｐ
）（２Ｑ）とは一定空間に垂直平行に嵌着されていて、
電解にる酸素ガスと水素ガスの発生が行はれるが、この
多孔電極（１０ａ）（１０′）は、直流電力が負荷され
る、以外に高周波電力も使用する事も出来るが、発振器
によって超音波振動子（１２ａ）（１２′ａ）を電解質
槽（７Ｑ）の底辺に接合したもので振動させて、酸水素
イオンの反応を促進させる事も出来る。この振動子の作
用は、水や電解質の■部的振動を発生せしめ、その分子
振動衝突によって、酸化反応が促進し、温度が上昇する
ので、自動制禦が行はれると共に、電解質の水分の分離
に役立ち脱水作用を促進する効果がある。

又、この多孔電極（１０ａ）（１０′ａ）に高周波半波
電流を印加せしめる時は酸素ガスのＯ２ガス発生浮上は
、少くなく、又、Ｈ２ガスの気泡発生も少くなく活性酸
水素イオンの発生が多くなるのである。

又、この多孔電極（１０ａ）（１０′）に加へる電圧は
高くなる程、酸水素のイオン化が進み、電流密度が、高
くなると酸水素ガスのＯ２、Ｈ２の発生が促進する性質
がある。

又、シリコン、や、シリコン合金の連続運転の効率を高
めるに、白金黒を附着せしめるには、常法によって、塩
化白金酸カリに前記シリコンや、シリコン合金多孔質を
浸積して白金黒を析出させるが電解鍍金では３ヨマリア
ンペア／ｃｍ２の電流密度で８ｍｇ／ｃｍ２の白金黒が
得られる。

又、シリコンやシリコン合金の焼結に際してはＰｄやＡ
ｇ粉を添加したものも使用されるが電気鍍金を多孔質焼
結電極に施す事も同様な効果があり、特に酸素極側に加
工される。

次に燃料電池にイオン交換膜を使用したものも開発され
ているが、このイオン交換膜は、０．６〜０．８粍であ
り、網伏の電極の厚さは０．０５〜０．２粍である。そ
の反応は−２ｍ｜イオン交換膜｜Ａｇ＋が実用化されて
いるが、交換膜の多くはポリスチレン、スルフオン酸樹
脂膜が使用され２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ−　燃料極反応 Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ　酸素極反応これは酸
水素ガス燃料電池の場合である。

しかるにアエオン性交換膜を使用した、過酸化水素型Ｈ
２Ｏ２燃料電池は交換膜はＯＨ−形として使用するから
豊富に有るので、ＫＯＨの電解算を使用し、Ｈ２Ｏ２燃
料電池の反応事は ２Ｈ２＋４ＯＨ−→２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−燃料極反応Ｏ２＋
Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→ＨＯ２−＋ＯＨ−酸素極反応 ＨＯ２−→ＯＨ−＋１／２Ｏ２ 從ってこの燃料極に水が生成する。第８図は、このイオ
ン交換膜の燃料電池の側面図を示したもので導管（１ｌ
）から、水素ガスを送り込み下部（１′ｌ）の導管から
排出するそして、酸素ガスは導管（２ｌ）から、送り込
んで導管（２′ｌ）から排出し、両ガスの反応で出来た
水は導管（１′ｌ）（２′ｌ）から排出せしめを、２酸
水素ガスは（３ｌ）のイオン交換膜を通じて反応し水を
形成する陰極は、シリコン合金電極（４ｌ）と交換膜３
ｌを挾着して、陽極シリコン合金極（５ｌ）が架設され
ている。

第９図の特性は、電極の厚みによる変化特性か（Ａ）は
、２粍厚のもの（Ｂ）は４粍厚のものである 第１図の特性は電池の端子電圧と電流密度との関係を示
すものでＨ２−空気を吹込だ燃料電池で２００ｗ容量の
ものでカナオン交換膜で分極特性面積２５ｃｍ２であり
Ｈ２−Ｏ２型で白金黒を鍍金したシリコン合金多孔質極
である。

電解液は苛性カリ液である、この苛性アリは精製した純
度の高ものを使用した。シリコン合金としては、シリコ
ンマンガン１〜１のものを使用した。又、この外にシリ
コンニツケル２：１のものやニツケルマンガン１：２の
ものも使用したが連続５０００時間の運転に対して、使
用される事が判った。之等は表面に白金黒を加さしたも
のを使用した。このＨ２−Ｏ２型の燃料電池では温度が
２７３’Ｋの時１気圧で１．２５Ｖとであったものが３
７０’Ｋでは１．１ボルトに低下し、６０気圧では１．
３２ボルトのものが同温に上昇すると１．２６ボルトに
低下する。

この様に、白金電極による燃料電池の作動は、長時間の
連続運転には、一番より条件で作動されるが、自ら白金
資源が少ないので、大型の電池は多量に使用する事は困
難であるが、て云ってニツケル極を燐酸液を使用する燃
料電池では溶解し、燐酸液中のニツケル濃藤が増大し連
続運転には耐えず、これ代竹するものとして、パラヂウ
ム、金、等は高価で使用し難いから、本発明はシリコン
や、シリコン合金を使用した。これはシリコンやシリコ
ンの含有率の高い、合金系では燃料電池の酸素極に使用
する時は、連続運転が５０００時間行はれても、余り支
障が無いしかしＫＯＨ３アルカリ性に対しては酸素極と
してＳｉｏ４−イオンを形成し易くなるのでシリコン、
マンガン合金を使用するか鉄シリコン合金の電極やシリ
コンニツケル合金でもよい、又鉄以外に銅クローム合金
でもよい特に焼結を粉末冶金法で行ふ時は熔融では合金
化出来ない金属でも、粉末同志の配合で焼結されるので
非常に都合がよい。

又ニツケルとして、アルミニウムの混入したラニーニツ
ケル粉をシリコンや、シリコン合金粉に混合焼結しても
、使用に耐えるし生産か簡単である。

第９図は、第８図の酸水素ガス燃料電池に於ける特性を
示し、縦軸ボルト（Ｖ）で横軸は、出口による、ボルト
の低下を、示したもので（Ｂ）は、從来のもの、（Ａ）
はシリコンマンガ、（Ａ）のドロップは少くない。

第１０図は、端子電圧と出力の関係を示す、（Ａ）は本
願のものを示し、（Ｂ）は從来にニツケル電極て苛性カ
リ４０％液である。第９図の從来の電極は、ニツケル銀
電極を使用し陰極にはニツケルＣｅ電極を使用している
。

第７図は燐酸電解液（８Ｎ）を入れた電池（７Ｎ）を示
す、側面図で、シリコンマンガン焼結筺（２Ｍ）とシリ
コン、モリブデン鉄焼結筺（２Ｎ）を示し酸素ガスは導
管（４０Ｍ）から入り（４′Ｍ）から排出する、燃料ガ
スメタンは、解媒で低温分解して、その分解した水素ガ
スを導管（４Ｎ）から送入して（４′Ｎ）から排出する
。

このシリコンマンガン焼結管（２Ｍ）に導線（６Ｍ）が
接続され（＋）極とし（２Ｎ）筺を陰極とし導線（６Ｎ
）を接続し（−）極とし２５０℃で作動する。

又苛性ソーダーや他の電解質の電解電極として、このシ
リコンやシリコン合金を使用する時も、ハロゲンイオン
に対して水液中の反応ぶは安定していて、鉄合金やマン
ガン合金でも使用出来るばかりでなく、シリコン金属合
金は、極めて安価で多量に作り得るものであり、粉末化
は合金素では、脆さがあるので焼結粉末が容易に作られ
る。

又、この焼結法についても、このシリコン合金の導電性
を利用して、電気発熱体として、これに直接通電して加
熱し、金属粉表面のみ融解せしめる事によって加圧接合
を行ふ様式を採用するので自由な形状のものが作られ、
その多孔質も球粉の寸法の大小の組合で似て、各度調製
が出来るので、酸水素ガス接解の調整が可能となる。

又この焼結加熱装置は１〜２５ボルト電流２０００アン
ペアー〜５０００アンペアの変圧器が使用され３０展通
電で８６０〜１８００℃まで上昇するので設備も、又簡
単で、焼結される。

この焼結球を作るには遠心盤上に熔解して、シコン合金
液をそそぎ回転盤で球状にするかトコに転ばして凝縮せ
しめる、楕円形のものを作には、３０馬力のコンプレッ
サーで噴射すればよい、最近ではセラミック釜にシリコ
ン合金液を回転スル翼にアトマイザーをとりつけ攪拌し
ながら液を流して冷却凝固せしめてシリコン合金を作る
が、シリコンは炭素還元のもの外に、四塩化硅素を作っ
たものや、脱炭加工したものも使用され、之等の精練は
、常法に從って作られる。

白金電極と、シリコン合金との比較は、耐久性において
、５％ぐらい低下するが、ユースト高は１００分の１以
下であるから、燐酸型燃料電池は、実用性がある。

この外シリコン合金は燃料電池の外に焼結板は、適音盤
として、１００エルツ以下の低音の音波は対して４０％
を吸収するから、アルミ焼結板より高く、平均遮音率は
ガラス１０粍のものが１０デシベルに対し、１０粍のシ
リコン鉄の焼結板では１５デシベルが得られる。

又、シリコン樹脂反応棒の製造も焼結加工に於いて銅金
属粉の混合によって金型成型が出来多孔質のものが容易
に作られるので、メチルクロライドやエチルクロライド
の反応が１０％も高くなる。

又工業排水の瀘板にも利用され鉄の様な赤銹を生じない
、空気浄化としては、高温ガス中の分離粉塵の除去にフ
イルターとして使用され、遠心分離膜として、又油水分
離多孔焼結体として利用され、ステアリン油脂の入った
回転軸メタルにも利用される。

特に、この焼結体は耐水性が高いので、土木杭として土
中に打込み固定したものは操音を吸収し■■等に使用さ
れ、プラスチツクの含浸性がよいので、補強材として利
用され、又、電磁器材として有用である。

以上の様に、この発明の特徴は、燃料電池の酵素多孔電
極や、隔膜や水素多孔電極に、シリコンやシリコン合金
したものを焼結して作ったもので、その加工が電気抵抗
発熱体として赤熱加熱加圧する事によって作ったものを
電極としたものである、ので、成型が、自由に出来、多
孔化加工も、容易であり、酸水素ガスに対する感應性も
白金に次ぐ効果が発揮され、その生作が安いので電極以
外にも多くの過途があり産業上有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリコン、シリコン合金球粉の正面図第２図は
、該金属球粉の焼結圧縮機の部分拡大側面図、第３図は
、二次プレスのプレス盤の側面図、第４図（イ）（ロ）
は球粉金属板の正面図、第５図は多孔焼結シリコン、シ
リコン合金の多孔焼結筺の切断側面図、第６図は■酸電
解■の側面図第８図は、イオン交換酸水素ガス燃料電池
の側面、第９図は、電流、と電圧の関係特性、第１０図
は特性をしめし図、第７図は、酸水素ガス燃料電池の側
面図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 後文記載の如く、燐酸電解質の燃料電池や一般電解電極
   として、シリコンマンガン、シリコン鉄、シリコンニッ
   ケル、シリコン銀、シリコンセレニウムを、鋳型に注型
   したものや、之等金属を顆粒状や、粉末に加工して、粉
   末顆粒の電極とし又は之等粉末顆粒金属を焼結加工した
   多孔質成型体とした電極を白金電極に代用して、発電又
   は電解を行ふ事を特徴としたシリコン系電極の加工品。