JPH0548581B2 - - Google Patents
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- JPH0548581B2 JPH0548581B2 JP60295421A JP29542185A JPH0548581B2 JP H0548581 B2 JPH0548581 B2 JP H0548581B2 JP 60295421 A JP60295421 A JP 60295421A JP 29542185 A JP29542185 A JP 29542185A JP H0548581 B2 JPH0548581 B2 JP H0548581B2
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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
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
- H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
- H01M4/8885—Sintering or firing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M8/144—Fuel cells with fused electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/145—Fuel cells with fused electrolytes characterised by the electrolyte material comprising carbonates
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、アノードおよびカソードからなる
一対のガス拡散性電極と、これら電極に挾持され
た電解質タイルを有する溶融炭酸塩燃料電池の製
造方法に関する。
一対のガス拡散性電極と、これら電極に挾持され
た電解質タイルを有する溶融炭酸塩燃料電池の製
造方法に関する。
溶融炭酸塩燃料電池(以下の本文でMCFCと
いう)は動作温度が高く、腐食性の強い溶融炭酸
塩を使用している。よつて電池構成部材の一つで
ある電極には種々の要求性能が課せられている。
MCFC電極材料に対する一般的な要求特性をま
とめると以下のようになる。
いう)は動作温度が高く、腐食性の強い溶融炭酸
塩を使用している。よつて電池構成部材の一つで
ある電極には種々の要求性能が課せられている。
MCFC電極材料に対する一般的な要求特性をま
とめると以下のようになる。
まずアノード電極は、
(1) ガス雰囲気に対して化学的に安定であるこ
と。
と。
(2) 耐熱性とくにクリープ強度が高いこと。
(3) 運転時に耐焼結性があること(空孔率、空孔
径などの経時変化がないこと)。
径などの経時変化がないこと)。
(4) 急激な電解質流入がなく、ガスと反応できる
こと。
こと。
(5) 電子伝導性が高いこと。
(6) 安価であること。
次にカソード電極は、
(1) 耐食性、耐酸化性があること。
(2) 急激な電解質流入がなく、ガスと反応できる
こと。
こと。
(3) 安価であること。
一般に、アノード電極には多孔質のNi電極板
が主に用いられている。これはNiが耐食性と導
電性をバランスよく具備し、かつ安価なためであ
る。
が主に用いられている。これはNiが耐食性と導
電性をバランスよく具備し、かつ安価なためであ
る。
一方、カソード電極には多孔質のNi板を使用
する場合と多孔質のNiO板を使用する2つの方法
が採用されている。Ni電極板をカソードに用い
て電池を構成した場合は、電池の運転下で酸化さ
れてNiOになるとともに電解質(Li2CO3)との
反応でリチウム化される。この過程でNi電極板
が粉化崩壊したり、電極板内部に電解質が流入し
すぎてガス拡散性が低下して電池性能を劣化させ
るという問題が発生する場合もある。これに対
し、NiOを出発原料としたカソード電極はNi電
極板より耐食性に優れるという特長を有するが、
NiOは難焼結性物質であるため多孔質体の製造が
難しいとい欠点をもつている。従来、NiO電極板
の製造法としてはテープキヤステイング法でシ
ートを作成し、それを高温焼結する方法金型成
形によつてNiOの成形体を得、これを高温焼結す
る方法などがある。の方法によれば、均一な厚
さをもち電気化学的に活性の高いNiO電極板を得
ることは可能であるが、工程が複雑で経済性に劣
ることに加えて原料粉末に適した可塑性、分散剤
および溶剤などの種類や組成の選定が難かしく、
また製造工程上の管理が困難であるという欠点を
もつている。の方法は、工程が単純で経済性に
富むが、MCFCで必要とする薄くて大面積の電
極板の製造は困難である。
する場合と多孔質のNiO板を使用する2つの方法
が採用されている。Ni電極板をカソードに用い
て電池を構成した場合は、電池の運転下で酸化さ
れてNiOになるとともに電解質(Li2CO3)との
反応でリチウム化される。この過程でNi電極板
が粉化崩壊したり、電極板内部に電解質が流入し
すぎてガス拡散性が低下して電池性能を劣化させ
るという問題が発生する場合もある。これに対
し、NiOを出発原料としたカソード電極はNi電
極板より耐食性に優れるという特長を有するが、
NiOは難焼結性物質であるため多孔質体の製造が
難しいとい欠点をもつている。従来、NiO電極板
の製造法としてはテープキヤステイング法でシ
ートを作成し、それを高温焼結する方法金型成
形によつてNiOの成形体を得、これを高温焼結す
る方法などがある。の方法によれば、均一な厚
さをもち電気化学的に活性の高いNiO電極板を得
ることは可能であるが、工程が複雑で経済性に劣
ることに加えて原料粉末に適した可塑性、分散剤
および溶剤などの種類や組成の選定が難かしく、
また製造工程上の管理が困難であるという欠点を
もつている。の方法は、工程が単純で経済性に
富むが、MCFCで必要とする薄くて大面積の電
極板の製造は困難である。
本発明の目的は、NiO電極板の新しい製造方法
を確立し、経済性に優れかつ高活性で安定な電池
性能を発揮できるカソード電極で構成した
MCFCを提供することにある。
を確立し、経済性に優れかつ高活性で安定な電池
性能を発揮できるカソード電極で構成した
MCFCを提供することにある。
この目的は本発明によれば、NiO粉末と木材パ
ルプを水中で混合して抄造に適する水性スラリー
となし、凝集剤を添加して粉末をパルプ吸着凝集
せしめる抄造することによつて板状の成形物を
得、該成形物を酸化雰囲気中で1300°〜1600℃の
温度範囲で焼結して多孔質のNiO電極としてのカ
ソードを形成し、このカソードとアノードとの間
に電解質タイルを介在させて単位電池を構成する
ことにより達成される。
ルプを水中で混合して抄造に適する水性スラリー
となし、凝集剤を添加して粉末をパルプ吸着凝集
せしめる抄造することによつて板状の成形物を
得、該成形物を酸化雰囲気中で1300°〜1600℃の
温度範囲で焼結して多孔質のNiO電極としてのカ
ソードを形成し、このカソードとアノードとの間
に電解質タイルを介在させて単位電池を構成する
ことにより達成される。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
(A) 試料の調整
NiO粉末{関東化学(株)製・特級試薬} 45部
木材パルプ 5部
水 1000部
(B) 凝集剤
ポリアクリルアミド系アニオン凝集剤0.1%
水溶液{三洋化成(株)製、商品名「サンフロツク
AH200P」} 30部 ポリアクリルアミド系カチオン凝集剤0.1%水
溶液{山洋化成(株)製、商品名「サンフロツクC
−009P」} 20部 2程度の容器に水500部と木材パルプ5部を
入れ、10〜20分撹拌して水に十分分散させて、そ
こへあらかじめ500部の水中でボールミルにより
十分粉砕され平均粒径1〜10μmに調整された
NiO粉末45部を含むスラリーを加えて5〜10分ほ
ど撹拌し、水性スラリーを作る。その中へあらか
じめ作つておいたポリアクリルアミド系アニオン
凝集剤(0.1%水溶液)を30部添加し、1分ほど
撹拌し、さらにあらかじめ作つておいたポリアク
リルアミド系カチオン凝集剤10.1%水溶液)を20
部添加し、1分ほど撹拌し、凝集フロツクを作成
する。
水溶液{三洋化成(株)製、商品名「サンフロツク
AH200P」} 30部 ポリアクリルアミド系カチオン凝集剤0.1%水
溶液{山洋化成(株)製、商品名「サンフロツクC
−009P」} 20部 2程度の容器に水500部と木材パルプ5部を
入れ、10〜20分撹拌して水に十分分散させて、そ
こへあらかじめ500部の水中でボールミルにより
十分粉砕され平均粒径1〜10μmに調整された
NiO粉末45部を含むスラリーを加えて5〜10分ほ
ど撹拌し、水性スラリーを作る。その中へあらか
じめ作つておいたポリアクリルアミド系アニオン
凝集剤(0.1%水溶液)を30部添加し、1分ほど
撹拌し、さらにあらかじめ作つておいたポリアク
リルアミド系カチオン凝集剤10.1%水溶液)を20
部添加し、1分ほど撹拌し、凝集フロツクを作成
する。
以上にようにして凝集した試料を抄造して、
300mm角で厚み0.75mmの板状成形物にする。この
成形物を乾燥したのち、電気炉に入れ酸化雰囲気
中で常温から100℃/Hの速度で加熱すると400°
〜600℃の範囲で木材パルプ、凝集剤は焼失気化
して細孔で迷路のような気孔をもつ多孔体とな
る。その後、1500℃まで昇温しこの温度で2時間
保持することで多孔質のNiOの電極板を得た。こ
の工程で得たNiO電極板の空孔率は57%、平均空
孔半径は5.3μm、曲げ強さは1.9Kg/mm2であつた。
この曲げ強さについては、同種のNiO粉末を用い
てテープキヤステイング法で製作した空孔率45%
のNiO電極板のそれは2.3Kg/mm2であるから、ほ
ぼ同等と判断される。
300mm角で厚み0.75mmの板状成形物にする。この
成形物を乾燥したのち、電気炉に入れ酸化雰囲気
中で常温から100℃/Hの速度で加熱すると400°
〜600℃の範囲で木材パルプ、凝集剤は焼失気化
して細孔で迷路のような気孔をもつ多孔体とな
る。その後、1500℃まで昇温しこの温度で2時間
保持することで多孔質のNiOの電極板を得た。こ
の工程で得たNiO電極板の空孔率は57%、平均空
孔半径は5.3μm、曲げ強さは1.9Kg/mm2であつた。
この曲げ強さについては、同種のNiO粉末を用い
てテープキヤステイング法で製作した空孔率45%
のNiO電極板のそれは2.3Kg/mm2であるから、ほ
ぼ同等と判断される。
本発明の方法においては、NiO粉末を吸着凝集
するための有機繊維値パルプとしては木材パルプ
を用いた。この理由は木材パルプは繊維径が細
く、繊維同志の絡みが多くかつ安価であるためで
ある。木材パルプの添加量は目的とする電極板の
空孔率によつて変化するが、本発明で意図する電
極板の製造に当つては、焼結前の成形物の乾燥後
全重量に対して3〜15%が好しい範囲であつた。
また、前記実施例では厚さ0.75mmの成形物につい
て述べたが、本発明の方法に従えば厚さ0.5〜2
mmの成形物は製造可能である。この成形物を焼結
するための昇温速度は50°〜200℃/H、焼結温度
は1300°〜1600℃およびその際の保持は1〜5時
間の範囲であれば所期の目的を達成できることを
確認した。
するための有機繊維値パルプとしては木材パルプ
を用いた。この理由は木材パルプは繊維径が細
く、繊維同志の絡みが多くかつ安価であるためで
ある。木材パルプの添加量は目的とする電極板の
空孔率によつて変化するが、本発明で意図する電
極板の製造に当つては、焼結前の成形物の乾燥後
全重量に対して3〜15%が好しい範囲であつた。
また、前記実施例では厚さ0.75mmの成形物につい
て述べたが、本発明の方法に従えば厚さ0.5〜2
mmの成形物は製造可能である。この成形物を焼結
するための昇温速度は50°〜200℃/H、焼結温度
は1300°〜1600℃およびその際の保持は1〜5時
間の範囲であれば所期の目的を達成できることを
確認した。
以上の実施例で得たNiO電極板をカソードとし
て、このカソードとアノードとの間に電解質タイ
ルを介在させて単位電池を構成し、その電池性能
を調べた。単位電池は、直径50mm、厚さ2.0mmの
電解質タイルを直径が35mmであるカソードとアノ
ード間に配置し、燃料室および酸化剤室を備え、
かつ集電子を兼ねたハウジングで電極板と電解質
タイルを両面から押し付けた構造の単電池を構成
した。この際、使用した電解質タイルはホツトプ
レス法で製造したもので、γ−リチウムアルミネ
ートと共晶組成電解質(47.5wt%Li2CO3−
52.5wt%K2CO3)の割合は50対%50(重量比)で
あり、そのかさ密度は2.33g/cm2である。アノー
ドには多孔質のNi電極板を用いた。かかる単電
池に、燃料ガス組成はH2+20%CO2、酸化剤ガ
ス組成はAir+30%CO2からなるガスを0.5/
minの流量で供給し、常圧650℃で電流−電圧関
係を測定した。
て、このカソードとアノードとの間に電解質タイ
ルを介在させて単位電池を構成し、その電池性能
を調べた。単位電池は、直径50mm、厚さ2.0mmの
電解質タイルを直径が35mmであるカソードとアノ
ード間に配置し、燃料室および酸化剤室を備え、
かつ集電子を兼ねたハウジングで電極板と電解質
タイルを両面から押し付けた構造の単電池を構成
した。この際、使用した電解質タイルはホツトプ
レス法で製造したもので、γ−リチウムアルミネ
ートと共晶組成電解質(47.5wt%Li2CO3−
52.5wt%K2CO3)の割合は50対%50(重量比)で
あり、そのかさ密度は2.33g/cm2である。アノー
ドには多孔質のNi電極板を用いた。かかる単電
池に、燃料ガス組成はH2+20%CO2、酸化剤ガ
ス組成はAir+30%CO2からなるガスを0.5/
minの流量で供給し、常圧650℃で電流−電圧関
係を測定した。
第1図に試験結果を示す。電流密度が150m
A/cm3のとき、750mV以上の電池電圧を得てい
る。この値は、既知データと同等かそれ以上であ
り、本発明の優位性を確認した。
A/cm3のとき、750mV以上の電池電圧を得てい
る。この値は、既知データと同等かそれ以上であ
り、本発明の優位性を確認した。
以上説明したように、本発明によりNiO粉末と
木材パルプを水中で混合して水性スラリーとし、
これに凝集剤を添加して抄造により板状の成形物
を形成し、これを高温焼結することにより木材パ
ルプを焼失気化させ、そのあとNiOだけの焼結体
を形成し、これをMCFCのカソード電極として
用いることで電池性能に優れたMCFCを構成で
きる。
木材パルプを水中で混合して水性スラリーとし、
これに凝集剤を添加して抄造により板状の成形物
を形成し、これを高温焼結することにより木材パ
ルプを焼失気化させ、そのあとNiOだけの焼結体
を形成し、これをMCFCのカソード電極として
用いることで電池性能に優れたMCFCを構成で
きる。
また、本発明に関するカソード電極を得る製造
方法は従来法より工程を簡素化でき、かつ電極板
の大型化も容易であるので、MCFCの経済性の
向上および大型化にも効果を発揮できる。
方法は従来法より工程を簡素化でき、かつ電極板
の大型化も容易であるので、MCFCの経済性の
向上および大型化にも効果を発揮できる。
第1図は本発明のNiO電極板をカソードに用い
て構成した単電池での電流−電圧関係を示す線図
である。
て構成した単電池での電流−電圧関係を示す線図
である。
Claims (1)
- 1 NiO粉末と木材パルプを水中で混合して抄造
に適する水性スラリーとなし、凝集剤を添加して
粉末をパルプに吸着凝集せしめ抄造することによ
つて板状と成形物を得、該成形物を酸化雰囲気中
で高温焼結してからカソードを形成し、このカソ
ードとアノードとの間に電解質タイルを介在させ
て単位電池を構成することを特徴とする溶融炭酸
塩燃料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60295421A JPS62154574A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 溶融炭酸塩燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60295421A JPS62154574A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 溶融炭酸塩燃料電池の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62154574A JPS62154574A (ja) | 1987-07-09 |
JPH0548581B2 true JPH0548581B2 (ja) | 1993-07-21 |
Family
ID=17820386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60295421A Granted JPS62154574A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 溶融炭酸塩燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62154574A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06327227A (ja) * | 1993-05-14 | 1994-11-25 | Tokyo Buhin Kogyo Kk | 電磁リターダ |
JPH07143732A (ja) * | 1993-11-17 | 1995-06-02 | Sawafuji Electric Co Ltd | リターダ |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
JPS60195875A (ja) * | 1984-03-19 | 1985-10-04 | Oji Paper Co Ltd | リブ付き多孔質炭素電極 |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP60295421A patent/JPS62154574A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
JPS60195875A (ja) * | 1984-03-19 | 1985-10-04 | Oji Paper Co Ltd | リブ付き多孔質炭素電極 |
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JPH07143732A (ja) * | 1993-11-17 | 1995-06-02 | Sawafuji Electric Co Ltd | リターダ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62154574A (ja) | 1987-07-09 |
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