JPS59215665A - 燃料電池用電極 - Google Patents
燃料電池用電極Info
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- JPS59215665A JPS59215665A JP58091013A JP9101383A JPS59215665A JP S59215665 A JPS59215665 A JP S59215665A JP 58091013 A JP58091013 A JP 58091013A JP 9101383 A JP9101383 A JP 9101383A JP S59215665 A JPS59215665 A JP S59215665A
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- Materials Engineering (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、溶融炭酸塩を電解質とする燃料電池の電極に
係り、特に単位電池の構成要素の１つである多孔質電極
の改良に関する。
係り、特に単位電池の構成要素の１つである多孔質電極
の改良に関する。
従来、水素のように酸化され易いガスと、酸素のように
酸化力のあるガスとを１．、気化学反応プロセスを経て
反応させることによシ直流電力を得るようにした燃料電
池が広く知られている。
酸化力のあるガスとを１．、気化学反応プロセスを経て
反応させることによシ直流電力を得るようにした燃料電
池が広く知られている。
このような燃料電池は、゛電解質から分力１して、りん
酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、その他等に大別さ
れる。そして、これら燃料電池の多くは、単位電池を腹
数直列に接続して構成されている。単位電池、たとえば
溶融炭酸塩を電解質とする燃料電池の単位電池は、ノ１
」常、電解質である炭酸塩を保持して板状に形成されだ
電解質層を一対の多孔質電極で挾んだ構成となっており
、上記多孔質電極を介して供給された燃料ガス（水素含
有ガス）と酸化剤ガス（酸素含有ガス）とを反応物質と
して起電反応する。
酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、その他等に大別さ
れる。そして、これら燃料電池の多くは、単位電池を腹
数直列に接続して構成されている。単位電池、たとえば
溶融炭酸塩を電解質とする燃料電池の単位電池は、ノ１
」常、電解質である炭酸塩を保持して板状に形成されだ
電解質層を一対の多孔質電極で挾んだ構成となっており
、上記多孔質電極を介して供給された燃料ガス（水素含
有ガス）と酸化剤ガス（酸素含有ガス）とを反応物質と
して起電反応する。
ところで、上述した起電反応を進行させるには、電子伝
導性に勝れた電極の反応点近傍に反応物質としてのガス
と、電解質である炭酸イオンとが共存する−いわゆる三
相界面が形成される必要がある。したがって、上述した
起電反応を効率よく進行させるために、多孔質電極は、
次の要件を備えていることが望ましい。
導性に勝れた電極の反応点近傍に反応物質としてのガス
と、電解質である炭酸イオンとが共存する−いわゆる三
相界面が形成される必要がある。したがって、上述した
起電反応を効率よく進行させるために、多孔質電極は、
次の要件を備えていることが望ましい。
（１） 燃料ガスおよびｔ、芝化剤ガスを良好に案内
する能力を持ち、長期間その案内路を安定に維持できる
こと。
する能力を持ち、長期間その案内路を安定に維持できる
こと。
（２）反応する場Ｉシ「に′電解質を案内する能力を持
ち、かつ長期間その案内路を安定に維持できること。
ち、かつ長期間その案内路を安定に維持できること。
（３） 三相界面を形成する反応点を多数存在させる
ために比表面積が大きいこと。
ために比表面積が大きいこと。
（４）電子伝導性が良好で、かつ電解質層との間および
単位電池を電気的に直列に接続するインクコネクタとの
間の接触抵抗を小さくできる構造であること。
単位電池を電気的に直列に接続するインクコネクタとの
間の接触抵抗を小さくできる構造であること。
このような条件を考慮に入れて、従来の溶融炭酸塩型燃
料葡池では、ニッケル合金系の金属粉末あるいは繊維状
材料を用い、空孔の大きさが２〜２０μでかつ狭い孔径
分布となるように焼結した多孔質電極が専ら用いられて
いる。
料葡池では、ニッケル合金系の金属粉末あるいは繊維状
材料を用い、空孔の大きさが２〜２０μでかつ狭い孔径
分布となるように焼結した多孔質電極が専ら用いられて
いる。
しかしながら、上記のように繊維状材料あるいは粉末状
材料だけで形成された多孔質電極にあっては、前述した
要望事項の全てを満足させることが困難であった。すな
わち、粉末状拐料のみで形成された多孔質電極では、比
表面積（単位Ｎ量当シの表面積）を大きくできる反面、
粉末どうしが点接触している多孔質体となるので、空孔
率を５０％以上に設定すると、電子伝導性が低下するば
かシか強度も低下し、たとえは電池降温時に電％’Ｐ質
層との間の熱膨張差による応力によって破壊したシ、あ
るいは弾力性に乏しいためインクコネクタとの接触が不
均一となって接触抵抗を増大させたシする問題があった
。また、繊維状材料のみで形成された多孔質電極では、
繊維間の重なりが大きいため、横方向の機械的強度が大
きく、電子伝導性に勝れ、しかも弾力性に富み接触抵抗
を小さくできる反面、繊維状材料そのものの比表面積が
小さい（たとえば、平均粒径１６μのニッケル粉末の比
表面積が０．６ ｍ２／９であるのに対し、太さ１０μ
の長繊維状ニッケルのそれは０．１ ｍ２／９である。
材料だけで形成された多孔質電極にあっては、前述した
要望事項の全てを満足させることが困難であった。すな
わち、粉末状拐料のみで形成された多孔質電極では、比
表面積（単位Ｎ量当シの表面積）を大きくできる反面、
粉末どうしが点接触している多孔質体となるので、空孔
率を５０％以上に設定すると、電子伝導性が低下するば
かシか強度も低下し、たとえは電池降温時に電％’Ｐ質
層との間の熱膨張差による応力によって破壊したシ、あ
るいは弾力性に乏しいためインクコネクタとの接触が不
均一となって接触抵抗を増大させたシする問題があった
。また、繊維状材料のみで形成された多孔質電極では、
繊維間の重なりが大きいため、横方向の機械的強度が大
きく、電子伝導性に勝れ、しかも弾力性に富み接触抵抗
を小さくできる反面、繊維状材料そのものの比表面積が
小さい（たとえば、平均粒径１６μのニッケル粉末の比
表面積が０．６ ｍ２／９であるのに対し、太さ１０μ
の長繊維状ニッケルのそれは０．１ ｍ２／９である。
）ことが原因して反応を起こす場所が少なく、起電反応
に対する特性が悪い。このように、従来の溶融炭酸塩型
燃料１し、池の電極にあっては、それぞれ一長一短があ
り、前述した要望の全てを６：Ｌ４足できない問題があ
った。
に対する特性が悪い。このように、従来の溶融炭酸塩型
燃料１し、池の電極にあっては、それぞれ一長一短があ
り、前述した要望の全てを６：Ｌ４足できない問題があ
った。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、比較的ｍ単な構成で前述した要望
の全てを満足させ得る溶融炭酸塩を電解質とする燃料電
池用電極を提供することにある。
目的とするところは、比較的ｍ単な構成で前述した要望
の全てを満足させ得る溶融炭酸塩を電解質とする燃料電
池用電極を提供することにある。
本発明に係る電極は、粉末状物質を焼結して形成された
層と、繊維状物質を焼結して形成された層との複層構造
に構成されてなることを特徴としている。
層と、繊維状物質を焼結して形成された層との複層構造
に構成されてなることを特徴としている。
上述のように、粉末状物質の焼結層と繊維状物質の焼結
層との複層構造に形成されているので、粉末状物質の焼
結層を、たとえば電解質層側に位置させ繊維状物質の焼
結層をインタコネクタ側に位置させるようにすれば、従
来の電極の問題点を全て解消できる。すなわち、粉末状
物質の焼結層は、比表面積が非常に大きい。したがって
、反応面積を広くできる。また、繊維状物質の焼結層は
弾力性に富んでおり、これによって電池抵抗の大部分を
占めているインタコネクタとの間の接触抵抗低減化に寄
与する。１だ、繊維状物質の焼結層は機械的強度性に勝
れているので電極全体の強度も増加する。したがって、
反応面積が広く、機械的強度性に富み、電子伝導性に勝
れ、しかも接触抵抗の低減化に寄与し得る電極が得られ
る。
層との複層構造に形成されているので、粉末状物質の焼
結層を、たとえば電解質層側に位置させ繊維状物質の焼
結層をインタコネクタ側に位置させるようにすれば、従
来の電極の問題点を全て解消できる。すなわち、粉末状
物質の焼結層は、比表面積が非常に大きい。したがって
、反応面積を広くできる。また、繊維状物質の焼結層は
弾力性に富んでおり、これによって電池抵抗の大部分を
占めているインタコネクタとの間の接触抵抗低減化に寄
与する。１だ、繊維状物質の焼結層は機械的強度性に勝
れているので電極全体の強度も増加する。したがって、
反応面積が広く、機械的強度性に富み、電子伝導性に勝
れ、しかも接触抵抗の低減化に寄与し得る電極が得られ
る。
実施例１゜
繊維径１５〜２０μｍでアスペクト比５以上のニッケル
繊維を成型器に入れて０．４ｔｍｎ厚の平板状に成型し
た後、水素を含有した雰囲気中で８５０℃の温度で１時
間焼成した。次に、粒径分布の累積体積分率が１０〜９
０％の範囲にあって粒径が１０〜２０μｍのニッケル粉
に成型用の有機ポリマを加えて十分混合した後、この混
合粉を先に得たニッケル繊維焼結体上に０．４ ｍｍ厚
となるように塗布し、続いてローラ成型した後、水素雰
囲気中で１０００℃の温度で１時間焼成して多孔質２層
構造の電極Ａを得た。この′ｒＬ極Ａを電子顕微鏡で観
察したところ、粉末焼結層には１５〜２０μｍφの空孔
が、また繊維焼結層には１２〜２５μｍφの空孔が確認
された。また、空孔率は粉末焼結層で６０チ、繊維焼結
層で６５％であった。
繊維を成型器に入れて０．４ｔｍｎ厚の平板状に成型し
た後、水素を含有した雰囲気中で８５０℃の温度で１時
間焼成した。次に、粒径分布の累積体積分率が１０〜９
０％の範囲にあって粒径が１０〜２０μｍのニッケル粉
に成型用の有機ポリマを加えて十分混合した後、この混
合粉を先に得たニッケル繊維焼結体上に０．４ ｍｍ厚
となるように塗布し、続いてローラ成型した後、水素雰
囲気中で１０００℃の温度で１時間焼成して多孔質２層
構造の電極Ａを得た。この′ｒＬ極Ａを電子顕微鏡で観
察したところ、粉末焼結層には１５〜２０μｍφの空孔
が、また繊維焼結層には１２〜２５μｍφの空孔が確認
された。また、空孔率は粉末焼結層で６０チ、繊維焼結
層で６５％であった。
続いて、繊維径２〜１０μｍでアスペクト比４以上のニ
ッケル（ｓｏｂ）−クロム（２０％）繊維を成型器に入
れて０．５ｍｍ厚にならすとともにこの上に粒径分布の
累積体積分率が１０〜９０％で粒径が２〜８μｍのニッ
ケル（８０％）−クロム（２０襲）粉を上記繊維と同一
重量だけ均一な厚みに載せ、これを０．８開環の平板状
に加圧成型した。次に、これを水素を含有する雰囲気中
で１０５０℃、１時間焼成して多孔質２層構造の電極Ｂ
を得た。この電極Ｂを電子顕微鏡で観察したところ粉末
焼結層には２〜１５μｍφの空孔が、また繊維焼結層に
は２〜１５μｍφの空孔が確認された。また空孔率は粉
末焼結層で７５％、繊維焼結層では７０％であった。
ッケル（ｓｏｂ）−クロム（２０％）繊維を成型器に入
れて０．５ｍｍ厚にならすとともにこの上に粒径分布の
累積体積分率が１０〜９０％で粒径が２〜８μｍのニッ
ケル（８０％）−クロム（２０襲）粉を上記繊維と同一
重量だけ均一な厚みに載せ、これを０．８開環の平板状
に加圧成型した。次に、これを水素を含有する雰囲気中
で１０５０℃、１時間焼成して多孔質２層構造の電極Ｂ
を得た。この電極Ｂを電子顕微鏡で観察したところ粉末
焼結層には２〜１５μｍφの空孔が、また繊維焼結層に
は２〜１５μｍφの空孔が確認された。また空孔率は粉
末焼結層で７５％、繊維焼結層では７０％であった。
このようにして得られた電極Ａ、Ｂを第１図に示すよ！
うにアルカリ金属の単体または混合炭酸塩粉末と保持用
セラミック粉末とを混合した後、加熱、加圧、成型して
得た板状の電解質ノーＸの両面に当てがって単位電池を
４１°η成した。この場合、各電極Ａ１Ｂの繊維焼結層
をガス流路側に位置させ、また粉末焼結層を電解質層Ｘ
側に位置させた。すなわち、第１図において、Ａ−２お
よびＢ−１は粉末焼結層を示し、Ａ−２およびＢ−２は
繊維焼結層を示している。このように形成された単位電
池の各電極Ａ、Ｂの繊維焼結層表面にガス流路溝を有し
たステンレス鋼製のインタコネクタ（図示せず）を当て
がって所定の圧縮力を加え、この状態で一方のインタコ
ネクタの溝に燃料ガスをまた他方のインタコネクタの（
１，ｆに酸化剤ガスを一定圧力に通流させて起電反応を
行なわぜ、このときの単位電池の端子間電圧と電流密度
との関係を調べてみた。
うにアルカリ金属の単体または混合炭酸塩粉末と保持用
セラミック粉末とを混合した後、加熱、加圧、成型して
得た板状の電解質ノーＸの両面に当てがって単位電池を
４１°η成した。この場合、各電極Ａ１Ｂの繊維焼結層
をガス流路側に位置させ、また粉末焼結層を電解質層Ｘ
側に位置させた。すなわち、第１図において、Ａ−２お
よびＢ−１は粉末焼結層を示し、Ａ−２およびＢ−２は
繊維焼結層を示している。このように形成された単位電
池の各電極Ａ、Ｂの繊維焼結層表面にガス流路溝を有し
たステンレス鋼製のインタコネクタ（図示せず）を当て
がって所定の圧縮力を加え、この状態で一方のインタコ
ネクタの溝に燃料ガスをまた他方のインタコネクタの（
１，ｆに酸化剤ガスを一定圧力に通流させて起電反応を
行なわぜ、このときの単位電池の端子間電圧と電流密度
との関係を調べてみた。
その結果２１３２図に１．で示す特性が得られた。
一方比較例の１として、′電極Ａの粉末焼結Ｊ岐Ａ−７
と同等の孔構造を有するニッケル粉末材の多孔ＪＪ！ｉ
電極Ｃと、電極Ｂの粉末焼結層Ｂ−１と同等の孔構造を
有するニッケル（８０％）−クロム（２０％）粉末材の
多孔質電極りとを焼成形成し、上記電極Ｃを酸化剤極に
、また電極りを燃料極として同様の実験を行なったとこ
ろ第２図中Ｉ２で示す結果を得た。
と同等の孔構造を有するニッケル粉末材の多孔ＪＪ！ｉ
電極Ｃと、電極Ｂの粉末焼結層Ｂ−１と同等の孔構造を
有するニッケル（８０％）−クロム（２０％）粉末材の
多孔質電極りとを焼成形成し、上記電極Ｃを酸化剤極に
、また電極りを燃料極として同様の実験を行なったとこ
ろ第２図中Ｉ２で示す結果を得た。
同様に比較例の２として、ｉ ｉ 啄Ａの繊維焼結層Ａ
−，ｌ’と同等の孔構造を有するニッケル繊維材の多孔
質電極Ｅと、電極Ｂの繊維焼結層Ｂ−２と同等の孔構造
を有するニッケル（８０％）−クロム（２０％）繊維材
の多孔質電極Ｆとを焼成形成し、電極Ｅを燃料極に、ま
たｉＬ極Ｆを酸化剤極として同様の実験を行なったとこ
ろ第２図中Ｉ３で示す結果をｊＴｊた。
−，ｌ’と同等の孔構造を有するニッケル繊維材の多孔
質電極Ｅと、電極Ｂの繊維焼結層Ｂ−２と同等の孔構造
を有するニッケル（８０％）−クロム（２０％）繊維材
の多孔質電極Ｆとを焼成形成し、電極Ｅを燃料極に、ま
たｉＬ極Ｆを酸化剤極として同様の実験を行なったとこ
ろ第２図中Ｉ３で示す結果をｊＴｊた。
この第２図か゛ら判るように、本発明に係る電極構造を
採用すると、従来の電極４・ｆ７１’造の場合（Ｉ２ｙ
Ｉｓ）に較べて電池特性を大幅に向上させることができ
る。これは、粉末焼結層と繊維焼結層との複層構造によ
って各層が有している欠点が打消され、利点だけが表わ
れたことによる。つマシ、複層構造にすることによって
反応面積の拡大化、電子伝導性の良好な維持、接触抵抗
の低減化を同時に図れるのである。そして、複層構造に
すると、機械的強度も向上し、被数回の熱サイクルに対
しても破壊しないことが確認された。
採用すると、従来の電極４・ｆ７１’造の場合（Ｉ２ｙ
Ｉｓ）に較べて電池特性を大幅に向上させることができ
る。これは、粉末焼結層と繊維焼結層との複層構造によ
って各層が有している欠点が打消され、利点だけが表わ
れたことによる。つマシ、複層構造にすることによって
反応面積の拡大化、電子伝導性の良好な維持、接触抵抗
の低減化を同時に図れるのである。そして、複層構造に
すると、機械的強度も向上し、被数回の熱サイクルに対
しても破壊しないことが確認された。
なお、第１図に示した例では各電極Ａ、Ｈの粉末焼結層
Ａ−１，Ｂ−ｉを電解質層Ｘ側に位置させているが、こ
の関係を逆、つまり繊維焼結層Ａ−２、Ｂ−２を電解質
層Ｘ側にして同様の実験を行なったところ第２図中工４
で示すようにＩＩ よシ劣るが工２およびＩｓ （従来
のもの）より勝れた特性を示すことが確認された。
Ａ−１，Ｂ−ｉを電解質層Ｘ側に位置させているが、こ
の関係を逆、つまり繊維焼結層Ａ−２、Ｂ−２を電解質
層Ｘ側にして同様の実験を行なったところ第２図中工４
で示すようにＩＩ よシ劣るが工２およびＩｓ （従来
のもの）より勝れた特性を示すことが確認された。
この場合、繊維焼結層に形成される空孔の大きさを粉末
焼結層に形成されるを孔のそれより大きく設定すると、
Ｉｌで示す特性に近づくことも判った。
焼結層に形成されるを孔のそれより大きく設定すると、
Ｉｌで示す特性に近づくことも判った。
実施例２゜
実施例１で得られた粉末焼結層と繊維焼結層とからなる
電極Ｂを２個用意し、これら電極の粉末焼結層の表面に
炭酸ニッケル（ＮｉＣ０，）と・バインダとしてのメチ
ルセルローズ（３ｆｆＵｆｆ１％）とを含有する水酊液
スラリをそれぞれ塗布し、空気中５００℃で予備焼成し
てバインダの分解揮散を行なわせるとともに炭酸ニッケ
ルを熱分解させて酸化ニッケル（Ｎｌｏ）に変換させた
後、水素中１０００℃で１時間焼成して酸化ニッケルの
還元、焼結を行なわせ、各電板Ｂの粉末焼結層の表層に
厚さ０．０５〜０．２ ＝７１１１１のニッケルの微粉
層の析出した電極Ｂ′を製造した。
電極Ｂを２個用意し、これら電極の粉末焼結層の表面に
炭酸ニッケル（ＮｉＣ０，）と・バインダとしてのメチ
ルセルローズ（３ｆｆＵｆｆ１％）とを含有する水酊液
スラリをそれぞれ塗布し、空気中５００℃で予備焼成し
てバインダの分解揮散を行なわせるとともに炭酸ニッケ
ルを熱分解させて酸化ニッケル（Ｎｌｏ）に変換させた
後、水素中１０００℃で１時間焼成して酸化ニッケルの
還元、焼結を行なわせ、各電板Ｂの粉末焼結層の表層に
厚さ０．０５〜０．２ ＝７１１１１のニッケルの微粉
層の析出した電極Ｂ′を製造した。
このようにして得られた２個の電極Ｂ′の上述した微粉
層を顕微鏡で観察したところ空孔率が５０〜６０ｑ６、
孔径分布（累積体積分率１０〜９０ チ ） が ０．
３〜１．５ μｍであ っブこ。
層を顕微鏡で観察したところ空孔率が５０〜６０ｑ６、
孔径分布（累積体積分率１０〜９０ チ ） が ０．
３〜１．５ μｍであ っブこ。
次に、上述した２個の電極Ｂ′を用いて、実施例１と同
様に各電極Ｂ′の微粉層が電解質層側に位置するように
単位電池を組立だ後、室温がら５０℃／ｈの昇温率で６
５０℃まで昇温させ、この温度で水素対炭素ガスの比が
８＝２の燃料ガスと、空気対炭酸ガスの比が７＝３の酸
化剤ガスを用いて起電反応を行なわせ、このときの端子
電圧と電流密度との関係を調べてみた。この結果、第２
図中１１で示した実施Ｖ／１］１の場合とほぼ同じ特性
であることが判った。丑だ、この電極Ｂ′の場合には、
粉末焼結層の表層に微粉ノ鱒が形成されていることが有
効に作用し、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合を防ぐ目安
となる泡圧力（・ぐ７１Ｖ圧）が従来のもの（電極Ｃ、
Ｄ 、 Ｅ。
様に各電極Ｂ′の微粉層が電解質層側に位置するように
単位電池を組立だ後、室温がら５０℃／ｈの昇温率で６
５０℃まで昇温させ、この温度で水素対炭素ガスの比が
８＝２の燃料ガスと、空気対炭酸ガスの比が７＝３の酸
化剤ガスを用いて起電反応を行なわせ、このときの端子
電圧と電流密度との関係を調べてみた。この結果、第２
図中１１で示した実施Ｖ／１］１の場合とほぼ同じ特性
であることが判った。丑だ、この電極Ｂ′の場合には、
粉末焼結層の表層に微粉ノ鱒が形成されていることが有
効に作用し、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合を防ぐ目安
となる泡圧力（・ぐ７１Ｖ圧）が従来のもの（電極Ｃ、
Ｄ 、 Ｅ。
Ｆ）より３０％向上し、さらに実施例１のもの（電極Ａ
、Ｂ）より１５係向上していることが判った。したがっ
て、溶融炭酸塩燃料電池の電’＋Ｊｊとしてより好まし
いことが確認された。
、Ｂ）より１５係向上していることが判った。したがっ
て、溶融炭酸塩燃料電池の電’＋Ｊｊとしてより好まし
いことが確認された。
なお、本発明に係る複層構造の電極を製造するに当って
は、空孔率および空孔の平均孔径を次のように設定する
ことが望ましい。すなわち、空孔率については、粉末；
焼結層繊維焼結層共に６０〜８０％に設定する必要があ
る。６０９６未満であると、比表面積の減少を招き、ま
た８０チを越えると引張強度が低下して電解質層との熱
膨張差によって（、ｌｙ、Ｊ」さノシる虐れがある。空
孔の平均孔径については、粉末繞結ＪＡでは２〜２０
Ｊｉｍに、また、！！ ４徨ｊｉ’Ｐ、 、ｉ古層では
２〜２５μｍに設定する必要がある。２μｍ未満である
と、電））′す質層の電１］７質が電極ツ１１１へ移動
して、電極の空孔が電解質によって塞がり、反応ガスの
供給が阻害される。また粉末焼結層の空孔径が２０μｍ
を越えた値になると、常温での機械的強度が著しく小さ
くなり、取り扱いが困すＩ仁となるＯまた、繊維焼結層
は粉末焼結層より機械的強度が矢きいため最大２５μｍ
の空孔径まで許容できる。
は、空孔率および空孔の平均孔径を次のように設定する
ことが望ましい。すなわち、空孔率については、粉末；
焼結層繊維焼結層共に６０〜８０％に設定する必要があ
る。６０９６未満であると、比表面積の減少を招き、ま
た８０チを越えると引張強度が低下して電解質層との熱
膨張差によって（、ｌｙ、Ｊ」さノシる虐れがある。空
孔の平均孔径については、粉末繞結ＪＡでは２〜２０
Ｊｉｍに、また、！！ ４徨ｊｉ’Ｐ、 、ｉ古層では
２〜２５μｍに設定する必要がある。２μｍ未満である
と、電））′す質層の電１］７質が電極ツ１１１へ移動
して、電極の空孔が電解質によって塞がり、反応ガスの
供給が阻害される。また粉末焼結層の空孔径が２０μｍ
を越えた値になると、常温での機械的強度が著しく小さ
くなり、取り扱いが困すＩ仁となるＯまた、繊維焼結層
は粉末焼結層より機械的強度が矢きいため最大２５μｍ
の空孔径まで許容できる。
また、前述した各実施例においては、粉末状物質および
繊維状物質として、ニッケル、ニッケルークロム合金を
用いているが、これに限られるものではない。すなわち
、ニッケル−アルミニウム合金、ニソケルーコ／ぐルト
合金、ニッケルークロム−コバルト合金、ニッケルの表
層にクロムやアルミニウムやコ・ｆルトを拡散させた金
属、チタンカーノ々イトやチタンナイトライドなどの電
子伝導性を有し、且し、炭酸塩しこ対し還元雰囲気中で
安定なセラミックス、リチウムアルミネートやストロン
チウムチクネートやリチウムジルコネートやチタン酸リ
チウムなどの炭酸塩に対して安定なセラミックスの表層
に無電解メッキやスパッタリングや化学的気ａ被覆法に
よって上述した金属層や電子伝導性セラミックス、層を
形成したものを用いてもよい。
繊維状物質として、ニッケル、ニッケルークロム合金を
用いているが、これに限られるものではない。すなわち
、ニッケル−アルミニウム合金、ニソケルーコ／ぐルト
合金、ニッケルークロム−コバルト合金、ニッケルの表
層にクロムやアルミニウムやコ・ｆルトを拡散させた金
属、チタンカーノ々イトやチタンナイトライドなどの電
子伝導性を有し、且し、炭酸塩しこ対し還元雰囲気中で
安定なセラミックス、リチウムアルミネートやストロン
チウムチクネートやリチウムジルコネートやチタン酸リ
チウムなどの炭酸塩に対して安定なセラミックスの表層
に無電解メッキやスパッタリングや化学的気ａ被覆法に
よって上述した金属層や電子伝導性セラミックス、層を
形成したものを用いてもよい。
また、実施例においては、繊維焼結層を先に形成したり
、繊維銚結層と粉末焼結層とを同時に形成する方法を採
用しているが、逆に粉末焼結層を先に形成しておき、こ
れに繊維焼結層を形成するようにしてもよい。また電極
Ｂの形成に当って加圧成型を行っているが、繊維層と粉
末層とをそれぞれバインダを含む柔軟な層に形成した後
、ローラを用いて両者を圧着一体化した後、焼結するよ
うにしてもよい。
、繊維銚結層と粉末焼結層とを同時に形成する方法を採
用しているが、逆に粉末焼結層を先に形成しておき、こ
れに繊維焼結層を形成するようにしてもよい。また電極
Ｂの形成に当って加圧成型を行っているが、繊維層と粉
末層とをそれぞれバインダを含む柔軟な層に形成した後
、ローラを用いて両者を圧着一体化した後、焼結するよ
うにしてもよい。
また、電極Ｂ′の微粉層形成に当って、ＮＩＣＯ３゜の
水を分散媒とするスラリを塗布しこれを熱処理してＮ１
の微粒子を析出、焼結させるようにしているが、ＮｉＣ
Ｏ３に限らず、分散時に腐食性ガスを発生しないもの、
たとえばＮ１（０Ｈ）２（ＣＨ３ＣＯＯ）２Ｎｉを用い
てもよい。また、先に酸化雰囲気中でＮ１ｃｏ３．（Ｃ
Ｈ６ＣＯＯ）２Ｎｌを分解し、微粒のＮｉＯを形成した
後、このＮｉＯを°含むスラリを粉末焼結層の表面に塗
布するようにしてもよい。
水を分散媒とするスラリを塗布しこれを熱処理してＮ１
の微粒子を析出、焼結させるようにしているが、ＮｉＣ
Ｏ３に限らず、分散時に腐食性ガスを発生しないもの、
たとえばＮ１（０Ｈ）２（ＣＨ３ＣＯＯ）２Ｎｉを用い
てもよい。また、先に酸化雰囲気中でＮ１ｃｏ３．（Ｃ
Ｈ６ＣＯＯ）２Ｎｌを分解し、微粒のＮｉＯを形成した
後、このＮｉＯを°含むスラリを粉末焼結層の表面に塗
布するようにしてもよい。
−また、Ｎｉ単独に限らず、Ｎｉ 、 Ｃｒ 、 Ｃｏ
の少なくともＮｉを含む炭酸化物や水酸化物を用い、こ
れの熱分解により Ｎｉ−Ｃｒ 、 Ｎｉ−Ｃｏ ＃
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｏの微粉層を形成するようにしてもよい
。
の少なくともＮｉを含む炭酸化物や水酸化物を用い、こ
れの熱分解により Ｎｉ−Ｃｒ 、 Ｎｉ−Ｃｏ ＃
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｏの微粉層を形成するようにしてもよい
。
第１図は本発明の一実施例に係る電極を組込んだ溶融炭
酸塩型燃料電池の単位電池要部の縦断面図、第２図は本
発明に係る電極を組込んだ電池の特性を従来の電極を組
込んだ電池の特性と比較して示す図である。 Ａ、Ｂ・・・電極、Ｘ・・・電解質層、Ａ−１、Ｂ−１
・・・粉末焼結層、Ａ−１，Ｂ−２・・・繊維焼結層。
酸塩型燃料電池の単位電池要部の縦断面図、第２図は本
発明に係る電極を組込んだ電池の特性を従来の電極を組
込んだ電池の特性と比較して示す図である。 Ａ、Ｂ・・・電極、Ｘ・・・電解質層、Ａ−１、Ｂ−１
・・・粉末焼結層、Ａ−１，Ｂ−２・・・繊維焼結層。
Claims (4)
- （１）溶融炭酸塩を電解質とする燃料電池の単位電池に
組込まれる多孔質の電極であって、粉末状物質を焼結し
て形成された層と繊維状物質を焼結して形成された層と
の複層構造に構成されてなることを特徴とする燃料電池
用電極。 - （２）前記粉末状物質を焼結して形成された層は、錯化
率が６０〜８０％の範囲で空孔の平均径が２〜２０μｒ
ｎの範囲であることをｌｖｆ徴とする”ｌη許請求の範
囲第１項記ホ“４のｉｔ、’、ｉ料電池州電極。 - （３） 前記繊維状物質を焼結して形成された層は、
錯化率が６０〜８０％の範囲で壁孔の平均径が２〜２５
１１ｍの範囲であることを特徴とする特￥１請求の範囲
第１項記載の燃料電池用電極。 - （４） 前記粉末状物質を焼結して形成された層は、
前記繊維状物質を焼結して形成された層とは反対側に位
置する表層に空孔の平均径が０．３〜２μｍの微粉層が
付加さｔ′したも“のであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の燃料電池用電極。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58091013A JPS59215665A (ja) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | 燃料電池用電極 |
| EP84302119A EP0124262B1 (en) | 1983-03-31 | 1984-03-28 | Molten carbonate fuel cell |
| US06/594,980 US4554225A (en) | 1983-03-31 | 1984-03-29 | Molten carbonate fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58091013A JPS59215665A (ja) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | 燃料電池用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59215665A true JPS59215665A (ja) | 1984-12-05 |
Family
ID=14014655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58091013A Pending JPS59215665A (ja) | 1983-03-31 | 1983-05-24 | 燃料電池用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59215665A (ja) |
-
1983
- 1983-05-24 JP JP58091013A patent/JPS59215665A/ja active Pending
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