JPS5985878A - 水素吸蔵電極 - Google Patents
水素吸蔵電極Info
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- JPS5985878A JPS5985878A JP57196093A JP19609382A JPS5985878A JP S5985878 A JPS5985878 A JP S5985878A JP 57196093 A JP57196093 A JP 57196093A JP 19609382 A JP19609382 A JP 19609382A JP S5985878 A JPS5985878 A JP S5985878A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、水素の吸蔵・放出が可能であり、例えば電
解質溶液の電気分解を行う際の電極として用いることが
できる水素吸蔵電極に関するものである。
解質溶液の電気分解を行う際の電極として用いることが
できる水素吸蔵電極に関するものである。
従来、水素を貯蔵しあるいは輸送する手段としては、水
素ガスを比較的大型のタンク内に高圧で貯蔵する方法や
、極低温にした液体水素を高圧ボンベ内に詰めて貯蔵し
あるいは輸送する方法などが一般に知られているが、こ
れらはいずれも貯蔵効率が低く、爆発等の危険があって
安全性にも劣り、コスト高になるなどの問題を有してい
た。
素ガスを比較的大型のタンク内に高圧で貯蔵する方法や
、極低温にした液体水素を高圧ボンベ内に詰めて貯蔵し
あるいは輸送する方法などが一般に知られているが、こ
れらはいずれも貯蔵効率が低く、爆発等の危険があって
安全性にも劣り、コスト高になるなどの問題を有してい
た。
一方、多くの金属（合金を含む）は金属水素化物を形成
し、特定の条件下において可逆的に水素を吸蔵・放出す
るという特性をもっており、このような特性を活すこと
によって水素の貯蔵、輸送、供給、精製、圧力調整、化
学反応、電極反応等を行わせようとする試みがなされる
ようになってきている。
し、特定の条件下において可逆的に水素を吸蔵・放出す
るという特性をもっており、このような特性を活すこと
によって水素の貯蔵、輸送、供給、精製、圧力調整、化
学反応、電極反応等を行わせようとする試みがなされる
ようになってきている。
そして、このような特性を有する水素吸蔵金属から電極
を製作し、この電極を用いて水の電気分解を行うように
すれば、水の電気分解が低コストで行えると同時に水素
の吸蔵および貯蔵が著しく容易なものとなり、従来のよ
うに水素ガスを高圧充填したり、液化させたりする必要
性がなくなる。
を製作し、この電極を用いて水の電気分解を行うように
すれば、水の電気分解が低コストで行えると同時に水素
の吸蔵および貯蔵が著しく容易なものとなり、従来のよ
うに水素ガスを高圧充填したり、液化させたりする必要
性がなくなる。
このような観点から、従来においても水素吸蔵電極の開
発がなされているが、従来の水素吸蔵電極は、例えば、
水素吸蔵金属を機械的に粉砕し、あるいは水素の吸蔵・
放出を繰返すことによって水素吸蔵金属を微細化し１次
いで、上記粉粒状の水素吸蔵金属と有機高分子系結合剤
とを混合し、前記結合剤の融点以上の温度で圧縮成形す
ることにより製作していた。
発がなされているが、従来の水素吸蔵電極は、例えば、
水素吸蔵金属を機械的に粉砕し、あるいは水素の吸蔵・
放出を繰返すことによって水素吸蔵金属を微細化し１次
いで、上記粉粒状の水素吸蔵金属と有機高分子系結合剤
とを混合し、前記結合剤の融点以上の温度で圧縮成形す
ることにより製作していた。
しかしながら、上記した従来の水素吸蔵電極では、水素
の吸蔵・放出に伴って水素吸蔵金属が膨張・収縮し、あ
るいは吸熱・発熱するため、長い間これが繰返されると
、亀裂を生じたり崩壊したりして、電極としての使用に
酎えることができなくなるという問題を有していた。ま
た、従来の水素吸蔵電極では水素と接触する面積が小さ
いため、水素の吸蔵拳放出に要する時間も長く、かつ又
水素吸蔵効率も悪いうえ、結合剤を含有しているため導
電性が低いという問題も有していた。
の吸蔵・放出に伴って水素吸蔵金属が膨張・収縮し、あ
るいは吸熱・発熱するため、長い間これが繰返されると
、亀裂を生じたり崩壊したりして、電極としての使用に
酎えることができなくなるという問題を有していた。ま
た、従来の水素吸蔵電極では水素と接触する面積が小さ
いため、水素の吸蔵拳放出に要する時間も長く、かつ又
水素吸蔵効率も悪いうえ、結合剤を含有しているため導
電性が低いという問題も有していた。
この発明は、上記した従来の問題点に着目してなされた
もので、電極を構成する水素吸蔵金属が水素の吸蔵・放
出に伴って膨張・収縮し、また吸熱・発熱してこれを繰
返したときでも、電極の形態を良好に保持して電極とし
ての使用に十分耐えることが可能であり、かつ水素の吸
蔵・放出を長期間にわたって実施させることができる水
素吸蔵電極を提供することを目的としている。
もので、電極を構成する水素吸蔵金属が水素の吸蔵・放
出に伴って膨張・収縮し、また吸熱・発熱してこれを繰
返したときでも、電極の形態を良好に保持して電極とし
ての使用に十分耐えることが可能であり、かつ水素の吸
蔵・放出を長期間にわたって実施させることができる水
素吸蔵電極を提供することを目的としている。
この発明による水素吸蔵電極は、部分的または全体的に
多孔質の隔膜内に、粉粒状の水素吸蔵金属を収容してな
ることを特徴としており、その実施態様においては、粉
粒状の水素吸蔵金属中に粉粒状の弾性体を７昆合して前
記水素吸蔵金属の水素吸蔵・放出に伴う膨張・収縮を前
記弾性体によって吸収させるようにしたり、粉粒状の水
素吸蔵金属中に、粒子状９ｍ＃＃状あるいは網状等の導
電体を設けて、電極の内部抵抗を下げあるいは集電効率
を高めるようにしたり、電極の強度を高めるようにした
りすることを特徴としている。
多孔質の隔膜内に、粉粒状の水素吸蔵金属を収容してな
ることを特徴としており、その実施態様においては、粉
粒状の水素吸蔵金属中に粉粒状の弾性体を７昆合して前
記水素吸蔵金属の水素吸蔵・放出に伴う膨張・収縮を前
記弾性体によって吸収させるようにしたり、粉粒状の水
素吸蔵金属中に、粒子状９ｍ＃＃状あるいは網状等の導
電体を設けて、電極の内部抵抗を下げあるいは集電効率
を高めるようにしたり、電極の強度を高めるようにした
りすることを特徴としている。
以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図はこの発明の一実施例による水素吸蔵電極を示す
図であって、この水素吸蔵電極１は、全体的（部分的で
あっても良い）に多孔質の導電性隔膜２内に、粉粒状の
水素吸蔵金属３を収容し、導電性隔膜２の上面側に導電
性電極保持体４を取付けたものである。
図であって、この水素吸蔵電極１は、全体的（部分的で
あっても良い）に多孔質の導電性隔膜２内に、粉粒状の
水素吸蔵金属３を収容し、導電性隔膜２の上面側に導電
性電極保持体４を取付けたものである。
上記導電性隔膜２は、導電性を有する材料、たとえばス
テンレス鋼、銅、ニッケル、導電性セラミックス、導電
性プラスチックス、導電性ゴムなどから形成され、形成
に際しては、粉末の成形体、焼結体１発泡体などが用い
られる。
テンレス鋼、銅、ニッケル、導電性セラミックス、導電
性プラスチックス、導電性ゴムなどから形成され、形成
に際しては、粉末の成形体、焼結体１発泡体などが用い
られる。
この導電性隔膜２の厚さおよび気孔率等の各条件は、導
電性隔膜２の材質、製造方法、電極１の用途、収容する
水素吸蔵金属３の性質、状態等によって適宜室めるのが
良い。
電性隔膜２の材質、製造方法、電極１の用途、収容する
水素吸蔵金属３の性質、状態等によって適宜室めるのが
良い。
また、水素吸蔵金属３としては、圧力増減あるいは熱授
受等によって水素を吸蔵１１放出する金属（合金を含む
）、例えば、Ｍｇ、Ｖ、Ｎｂ。
受等によって水素を吸蔵１１放出する金属（合金を含む
）、例えば、Ｍｇ、Ｖ、Ｎｂ。
Ｐｄ、Ｔｉ等の金属単体や、Ｌ、ａ−Ｎｉ系、Ｌａ−Ｃ
ｏ系、Ｓｍ−Ｃｏ系、 Ｍ ｇ −Ｃｕ系、Ｍｇ−Ｎｉ
系、Ｆｅ−Ｔｉ系、Ｔｉ−Ｍｎ系、Ｖ−Ｎｂ系および前
記の三元系、多元系合金などが使用される。このような
水素吸蔵金ｒ７１３は、水素を吸蔵した際にその体積が
ｌＯ〜２０％程度膨張するので、導電性隔膜２への充填
量は、その内容積の８０〜９０％程度とし、体積膨張に
よって導電性隔膜２が破損するのを防ぐようにしておく
ことが必要である。
ｏ系、Ｓｍ−Ｃｏ系、 Ｍ ｇ −Ｃｕ系、Ｍｇ−Ｎｉ
系、Ｆｅ−Ｔｉ系、Ｔｉ−Ｍｎ系、Ｖ−Ｎｂ系および前
記の三元系、多元系合金などが使用される。このような
水素吸蔵金ｒ７１３は、水素を吸蔵した際にその体積が
ｌＯ〜２０％程度膨張するので、導電性隔膜２への充填
量は、その内容積の８０〜９０％程度とし、体積膨張に
よって導電性隔膜２が破損するのを防ぐようにしておく
ことが必要である。
この場合、第２図に示すように、水素吸蔵金属３中に粉
粒状弾性体５を均一に混合し、上記水素吸蔵金属３の膨
張を粉粒状弾性体５によって吸収させるようにすること
も望ましい。このようにすれば、水素吸蔵金属３が膨張
・収縮を繰返したときでも、水素吸蔵金属３中において
均一に分散した空間を得ることができるので、水素の流
通が常に良好になり、水素の吸蔵・放出速度が向上し、
さらに当該水素吸蔵金属３が部分的に凝集を生じたり、
かさ密度が増大したりして水素の流通が悪くなるという
問題を解消することができるようになる。
粒状弾性体５を均一に混合し、上記水素吸蔵金属３の膨
張を粉粒状弾性体５によって吸収させるようにすること
も望ましい。このようにすれば、水素吸蔵金属３が膨張
・収縮を繰返したときでも、水素吸蔵金属３中において
均一に分散した空間を得ることができるので、水素の流
通が常に良好になり、水素の吸蔵・放出速度が向上し、
さらに当該水素吸蔵金属３が部分的に凝集を生じたり、
かさ密度が増大したりして水素の流通が悪くなるという
問題を解消することができるようになる。
第３図はこの発明の他の実施例による水素吸蔵電極を示
す図であって、粉粒状水素吸蔵金属３の中に、粉末状あ
るいは繊維状（図示例の場合は繊維状）の導電体６を埋
設した場合を示している。
す図であって、粉粒状水素吸蔵金属３の中に、粉末状あ
るいは繊維状（図示例の場合は繊維状）の導電体６を埋
設した場合を示している。
この導電体６としては、ステンレス鋼、銅および銅合金
（Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−３ｎ等）、ニッケル、白金および
白金族の合金などを使用することができる。このように
すれば、電極１の内部抵抗を低下させ、通電性を高める
ことが可能となる。
（Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−３ｎ等）、ニッケル、白金および
白金族の合金などを使用することができる。このように
すれば、電極１の内部抵抗を低下させ、通電性を高める
ことが可能となる。
また、水素吸蔵金属３の凝集を防止する効果もあり、水
素の流通を十分良好に維持することができる。
素の流通を十分良好に維持することができる。
第４図はこの発明のさらに他の実施例による水素吸蔵電
極を示す図であって、粉粒状の水素吸蔵金属３中に、網
状の導電体７を設けた場合を示している。このようにし
たときでも、電極ｌの内部抵抗を低下させ、集電効率の
向上をはかることができると共に、水素吸蔵金属３の凝
集を防ぐことができる。
極を示す図であって、粉粒状の水素吸蔵金属３中に、網
状の導電体７を設けた場合を示している。このようにし
たときでも、電極ｌの内部抵抗を低下させ、集電効率の
向上をはかることができると共に、水素吸蔵金属３の凝
集を防ぐことができる。
なお、上記した実施例においては、水素吸蔵電極ｌの外
形が長方体をなす場合を示しているが、そのほか、厚肉
板状９円柱状、多角柱状、扁平状等の適宜の形状を採用
することもできる。
形が長方体をなす場合を示しているが、そのほか、厚肉
板状９円柱状、多角柱状、扁平状等の適宜の形状を採用
することもできる。
また、上記した実施例においては、外壁として多孔質の
導電性隔膜２を用いた場合を示しているが、非導電性の
隔膜を用いることもできる。この場合、第５図に示すよ
うに、非導電性隔膜２ａの上部側の一部に導電性隔膜２
ｂを接合し、この導電性隔膜２ｂに導電性電極保持体４
を取伺けると共に、導電性隔膜２ｂと網状の導電体７の
一部との間を電気的に接続する構成とすることが望まし
い。
導電性隔膜２を用いた場合を示しているが、非導電性の
隔膜を用いることもできる。この場合、第５図に示すよ
うに、非導電性隔膜２ａの上部側の一部に導電性隔膜２
ｂを接合し、この導電性隔膜２ｂに導電性電極保持体４
を取伺けると共に、導電性隔膜２ｂと網状の導電体７の
一部との間を電気的に接続する構成とすることが望まし
い。
さらに、多孔質隔膜２の中に粉粒状水素吸蔵金属３を直
接収容した場合を示しているが、部分的または全体的に
多孔質の導電性中空殻（球体、長方体、扁平体等）内に
粉粒状水素吸蔵金属を入れた水素吸蔵素子を用い、この
水素吸蔵素子を多孔質の隔壁２内に収容する構成とする
ことも可能である。
接収容した場合を示しているが、部分的または全体的に
多孔質の導電性中空殻（球体、長方体、扁平体等）内に
粉粒状水素吸蔵金属を入れた水素吸蔵素子を用い、この
水素吸蔵素子を多孔質の隔壁２内に収容する構成とする
ことも可能である。
第６図はこの発明による水素吸蔵電極を水溶液の電気分
解用電極として使用した場合の一例を示す図であって、
１０は電解槽、１１は電解溶液、１２は電解溶液１１中
に沈めた一方の電極１３にリード線１４ａを介してその
陽極を接続すると共に同じく電解溶液ｌｌ中に沈めた水
素吸蔵電極ｌにリード線１４ｂを介してその陰極を接続
した電源である。
解用電極として使用した場合の一例を示す図であって、
１０は電解槽、１１は電解溶液、１２は電解溶液１１中
に沈めた一方の電極１３にリード線１４ａを介してその
陽極を接続すると共に同じく電解溶液ｌｌ中に沈めた水
素吸蔵電極ｌにリード線１４ｂを介してその陰極を接続
した電源である。
このような電気分解では、電気分解により発生した酸素
イオンが電極１３へと移動して気体化し、水素イオンが
水素吸蔵電極１へと移動して水素吸蔵金属を金属水素化
物とする。
イオンが電極１３へと移動して気体化し、水素イオンが
水素吸蔵電極１へと移動して水素吸蔵金属を金属水素化
物とする。
なお、上記水素吸蔵電極ｌを使用した電気分解において
は、消費電力を従来よりも節約することができる。これ
は、水素吸蔵金属の水素過電圧が低いためである。そし
て、さらに粉末状９ｍｍ状状たは網状の導電体を水素吸
蔵金属３中に設けるようにすれば、電極ｌの内部抵抗を
低下させることができ、電解に要する消費電力をさらに
節約することができる。
は、消費電力を従来よりも節約することができる。これ
は、水素吸蔵金属の水素過電圧が低いためである。そし
て、さらに粉末状９ｍｍ状状たは網状の導電体を水素吸
蔵金属３中に設けるようにすれば、電極ｌの内部抵抗を
低下させることができ、電解に要する消費電力をさらに
節約することができる。
このようにして水素を吸蔵した水素吸蔵電極１は、例え
ば、第７図に示すように、水素導通管１６および／ヘル
プ１７を備えた密閉容器１８内に設置し、水素を取出す
際には水素吸蔵電極１を加熱しあるいは減圧する。
ば、第７図に示すように、水素導通管１６および／ヘル
プ１７を備えた密閉容器１８内に設置し、水素を取出す
際には水素吸蔵電極１を加熱しあるいは減圧する。
また、この水素を吸蔵した状態の水素吸蔵電極ｌは、水
素を使用する燃料電池において水素を自己供給する電極
として利用が可能である。
素を使用する燃料電池において水素を自己供給する電極
として利用が可能である。
以」−説明してきたように、この発明の水素吸蔵電極に
よれば、部分的または全体的に多孔質の隔膜内に、粉粒
状の水素吸蔵金属を収容した構成としたから、従来の圧
縮成形あるいは焼結成形した水素吸蔵電極のように、水
素の吸蔵・放出に伴う膨張・収縮あるいは吸熱・発熱の
繰返しによって、電極に亀裂を生じたり崩壊したりする
という不具合を解消することができ、長期にわたって電
極としての形態を保持することが可能であり、また、水
素と接触する表面積も大であるため水素の吸蔵・放出速
度が高く、かつ又水素吸蔵効率も良好であり、内部抵抗
も小さなものとすることができるなどのすぐれた効果を
有する。
よれば、部分的または全体的に多孔質の隔膜内に、粉粒
状の水素吸蔵金属を収容した構成としたから、従来の圧
縮成形あるいは焼結成形した水素吸蔵電極のように、水
素の吸蔵・放出に伴う膨張・収縮あるいは吸熱・発熱の
繰返しによって、電極に亀裂を生じたり崩壊したりする
という不具合を解消することができ、長期にわたって電
極としての形態を保持することが可能であり、また、水
素と接触する表面積も大であるため水素の吸蔵・放出速
度が高く、かつ又水素吸蔵効率も良好であり、内部抵抗
も小さなものとすることができるなどのすぐれた効果を
有する。
第１図（ａ）（ｂ）はこの発明の一実施例による水素吸
蔵電極の部分破砕正面図および水平断面説明図、第２図
（ａ）（ｂ）は水素吸蔵金属中に弾性体を均一１ｍ合さ
せた場合を示す水素吸蔵電極の部分破砕正面図および水
平断面説明図、第３図（ａ）（ｂ）はこの発明の他の実
施例による水素吸蔵電極の部分破砕正面図および水平断
面説明図、第４図（ａ） （ｂ）はこの発明のさらに他
の実施例による水素吸蔵電極の部分破砕正面図および水
平断面説明図、第５図はこの発明のさらに他の実施例に
よる水素吸蔵電極の部分破砕正面図、第６図はこの発明
による水素吸蔵電極を用いて電気分解を実施した状態を
示す説明図、第７図は水素吸蔵電極より水素を取出す態
様の一例を示す縦断面説明図である。 ｌ・・・水素吸蔵電極、２・・・隔膜、３・・・水素吸
蔵金属、４・・・導電性電極保持体、５・・・弾性体、
６．７・・・導電体。 第１図 （ｂ） 第２図 （ｂ） 第３図 、 （ｂ） 第４図 （ｂ） 第５図 第６図 ２ 第７図
蔵電極の部分破砕正面図および水平断面説明図、第２図
（ａ）（ｂ）は水素吸蔵金属中に弾性体を均一１ｍ合さ
せた場合を示す水素吸蔵電極の部分破砕正面図および水
平断面説明図、第３図（ａ）（ｂ）はこの発明の他の実
施例による水素吸蔵電極の部分破砕正面図および水平断
面説明図、第４図（ａ） （ｂ）はこの発明のさらに他
の実施例による水素吸蔵電極の部分破砕正面図および水
平断面説明図、第５図はこの発明のさらに他の実施例に
よる水素吸蔵電極の部分破砕正面図、第６図はこの発明
による水素吸蔵電極を用いて電気分解を実施した状態を
示す説明図、第７図は水素吸蔵電極より水素を取出す態
様の一例を示す縦断面説明図である。 ｌ・・・水素吸蔵電極、２・・・隔膜、３・・・水素吸
蔵金属、４・・・導電性電極保持体、５・・・弾性体、
６．７・・・導電体。 第１図 （ｂ） 第２図 （ｂ） 第３図 、 （ｂ） 第４図 （ｂ） 第５図 第６図 ２ 第７図
Claims (3)
- （１）部分的または全体的に多孔質の隔膜内に、粉粒状
の水素吸蔵金属を収容してなることを特徴とする水素吸
蔵電極。 - （２）粉粒状の水素吸蔵金属中に粉粒状の弾性体を混合
した特許請求の範囲第（１）項記載の水素吸蔵電極。 - （３）粉粒状の水素吸蔵金属中に導電体を埋設した特許
請求の範囲＠（１）項または第（２）項記載の水素吸蔵
電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57196093A JPS5985878A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 水素吸蔵電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57196093A JPS5985878A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 水素吸蔵電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5985878A true JPS5985878A (ja) | 1984-05-17 |
Family
ID=16352091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57196093A Pending JPS5985878A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 水素吸蔵電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5985878A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991019294A1 (en) * | 1990-05-25 | 1991-12-12 | Jerome Drexler | Distributed deuterium-lithium energy apparatus |
| JP2008174771A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Mitsuteru Kimura | 太陽光発電を用いた水素吸蔵装置と水素吸蔵合金電極の形成方法及びその水素吸蔵合金電極 |
| US10395593B2 (en) | 2011-05-13 | 2019-08-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
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|---|---|---|---|---|
| JPS55115982A (en) * | 1979-02-23 | 1980-09-06 | Ppg Industries Inc | Chlorralkali electrolysis cell using solid polyelectrolyte |
| JPS55158287A (en) * | 1979-05-24 | 1980-12-09 | Asahi Glass Co Ltd | Electrolysis method of alkali chloride |
| JPS5635758A (en) * | 1979-08-29 | 1981-04-08 | Inland Steel Co | Cast steel material containing bismuth with mechanical processability |
| JPS5662545A (en) * | 1979-10-30 | 1981-05-28 | Agency Of Ind Science & Technol | Production of ion exchange membrane-catalyst metal joined body |
-
1982
- 1982-11-10 JP JP57196093A patent/JPS5985878A/ja active Pending
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