JPS5987767A - 溶融塩型燃料電池電極の製造方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は溶融塩型燃料電池に係り、一対の隔置されたガ
ス拡散性多孔質電極すなわちアノード及びカソードとこ
れらの電極間に配置される電解質体とを有する溶融炭酸
塩型燃料′電池に関する。

〔従来技術〕

従来、この種の溶融塩型燃料電池のアノードには主とし
てニッケル多孔質体が用いられ、カソードには主とし−
Ｃ酸化ニッケル多孔質体が用いられている。

しかし、カソードに酸化ニッケルからなる電極を用いた
場合、酸化ニッケルの電気抵抗が大きいため、電池の内
部抵抗が瑣太し１、それに伴い十分な１池性能が得られ
ない問題があった。またカソード側にニッケル多孔質体
を配置させると、カソード側は酸化状態にあるため、結
果的に酸化ニッケル多孔質体となる。このため、燃料電
池を組立てる段階ではカソードとして多孔質ニッケル焼
結体が用いられる。しかし、多孔質ニッケル焼結付が酸
化され酸化ニッケルの多孔質体となる前に電極が粉化、
崩壊してしまう現象が発生する。

この現象は、酸素の共存下で電解質である溶融アルカリ
金属炭酸塩の作用を受けてニッケル粒子に亀裂が発生し
、焼結状態が解けでばらばらに粉化することによる。

その結果、安定した電池性能が得られず、［７かも粉化
した粒子が供給ガス中に飛散して配管全閉塞するという
問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消し、
長期にわたって安定で高い電池性能を発揮する電極を有
する溶融塩型燃料電池を提供するととにあろう 〔発明の概要〕 本発明は、一対の＠置されたガス拡散性多孔質電極と、
これらの電極間に配置される電解質体とを有する燃料電
池において、前記電極の少なくとも一方がリチウム−ニ
ッケル酸化物金倉むことを特徴とする溶融塩型燃料電池
であろう リチウム−ニッケル酸化物としては、特にＬ　Ｉ　Ｎ　
１０２及び／又はＬｉ２Ｎｊ１１０１０　　が好ましい
。

リチウム−ニッケル酸化物は１．ニッケル又は酸化ニッ
ケルとリチウム塩とｔ酸素共存Ｆで加熱処理することに
Ｌり得られる。リチウム塩としては炭酸塩、水酸化物、
酸化物等が単独又は混合物で用いられる。ニッケル又は
酸化ニッケルは、いずれも粉末状又は多孔質体が頃まし
く、リチウム塩との反応’を運行させ易い。

ニッケル又は酸化ニッケルに対し、リチウム塩として水
酸化リチウムを接触させて加熱処理すると、リチウム−
ニッケル酸化物としてＬｉＮ６Ｏ３が生成する。一方、
ニッケル又は酸化ニッケルに対し、リチウムＪｆｆｉと
して炭酸リチウムを接触させて加熱処理すると、Ｌｉ２
Ｎｉ８０１０が生成する。

このようなＬ　ｉ　Ｎ　！　０２　＋　Ｌｉ２Ｎｉ８０
１０等のリチウム−ニッケル酸化・物は、アノード及び
カソードの少なくとも一力の′１Ｌ極に含まｇ−（いる
ことが必ν２である。’１１；ｊ極の表層の少なくとも
０．０１μｎｌ好−Ｌしくは０．０３　ｐ　Ｉｌｌ　（
Ｄ　Ｗ−サ又は全体かＬ　ｉ　Ｎ　ｊ　０２又ｔよＬｉ
２Ｎ！ｓＯ＋ｏ金包むことが望ましい。荷に望まし７く
は表層又は全１４　’ｃ　ｌｉ　ｉＮ　’　０２及び、
／又はＬＩ２ＮＩｌ１０１０のみで１：゛ｑ成ノーるこ
とである。電極はリチウムを０．１電量％以上゛Ｊむこ
とが望ましい。

リチウム−ニッケル酸化物からなるＩＬ極は、溶融塩型
螺池のカソードに用いられる場合に特にその効果を発揮
するが、アノードに用いる」助合、電極を製造する前に
リチウムー二ツクル酸化物？ｌＩ：含む相打を予め還元
処理するか、又ｅまリチウム−ニッケル１伎化物を含む
材料で電極で構成した後還元処理することが望ましい。

このような還元処理によってリチウム−ニッケル酸化物
はリチウムとニッケルの合金となるが、すべてのリチウ
ム−ニッケル酸化物が完全に還元される必要はなく、部
分的に還元さ７Ｌないリチウム−ニッケル酸化物が残存
してもアノードとしての効果を発揮し９る、。

〔発明の実施例］ 実施例 ド均粒径４μＩｎの酸化ニッケル１００　ｇに水酸化リ
チウム５６．２８ｇを加えて良く混合し、６００Ｃで５
時間焼成し、た。焼成品をＸ線回折装置で分析した結果
、主成分はＬ　ｒ　Ｎ　ｉ０２であった。これを３Ｃ〕
０メツシユパスに粉砕したあと１重量％ＣＭＣ（カルボ
キシメチルセルロース）水溶液を加えて調湿し、０．５
１ｏ口／ｃｍ２の成形圧力で３０ｍｍφ×厚さ１．３鴫
の形状にプレス成形した。これを１００Ｃで１０時間乾
燥したのち、磁気炉に移して９００Ｃまで昇温し、３時
間保持したのち徐冷して電極板を得た。

実施例 実施例１と同じ酸化ニッケル粉末１００ｇに炭酸リチウ
ム２０ｇを加えて良く混合し、８００Ｃで５時間焼成し
た。焼成品をＸ線回析装置で分析した結果、主成分は、
［、ｉ　Ｎ１ｇ０＋ｏでおった。これを３００メツシユ
バスに粉砕したあと１電量％ＣＭＣ水溶液を加えて調湿
し、０．５　ｔｏｎ／ｃｎｒ”の成形圧で３０陶φ×厚
さ１．５　ｍｍにプレス成形した。次に、１００Ｃで約
１０時間乾燥したあと、電気炉に移し９００Ｃ４：で昇
温し３時間保持したのち徐冷して電極板を得た。

実施例３ 平均粒径３μＩ１１のニッケル粉末１００ｇに０．３爪
唱％ＣＭＣ水溶７ｒ１．５０　ｍｌを加えて良く混合し
てスラリーとし、グラファイト製の鋳型（２００ｍｍＸ
　２００ｍｍ＋　Ｈさ１．７　ｍｍ　）に流し込ミ、８
０’　？：ｌ’　Ｔ５時間、ついで１２０ｃで３時間乾
燥したあと１１工気炉に移して水素雰囲気中で５ｏｏｃ
まで昇隠し、１時間保持したあと徐冷して取シ出し、多
孔質ニッケル焼結板を得た。この多孔質ニッケル焼結板
と水酸化リチウムを接触させて、電気炉に移し、空気雰
囲気中で昇温しながら４５ｏ’ｃで１５時間保持した。

徐冷したのち電気炉から取り出し、πを極板を得た。こ
の電極の表面をＸ線回折装置面で分析した結果、ＮＩＯ
及びＬｉＮｉＯ２、であった。

実施例４ 実施例３により調製した多孔質ニッケル焼結板と炭酸リ
チウムを接触させて電気炉に移し、空気雰囲気中で昇温
しながら７３０Ｃで１５時間保持し、た。徐冷後、′電
気炉から取り出し電極板を得た。

この電極の表層をＸ、ｖＪ１回折装置で分析した結果、
ＮＩＯ及び■、ｆ＋　Ｎ　ｊＩＩＯｔｏであった。

比１絞例１ 実施例１と同じ酸化ニッケル粉末にＩＭ、量％ＣＭ　Ｃ
水溶液を加えて調湿し、０．５　ｔ　ｏｎ　／　ｃｌｒ
Ｉ”の成形圧で３０總φ、厚さ１．５　ｍｍにプレス成
形したつ次で１００Ｃで約１０時間乾燥したあと、′電
気炉に移し、９００Ｃ’ｌ：で昇（′晶し空気雰囲気中
で３時間保持したのら除冷して酸化ニッケルの多孔質体
からなる電極板を得た。

次に実施例１〜４及び比佼例１で得られた電極板を用い
て溶融塩型燃料電池を構成し、その電池性能を評価した
。

溶融塩型燃料電池は、リチウムアルミネートを霜；解質
保持材として炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合炭酸塩
（６２：３８モル比ンを４５重量％含有してなる４　０
　ｍｍφ×厚さ２間の電解質板金カソード及びアノード
間に配置し、燃料室及び酸化剤室を備え、〃五つ果゛眠
端子を兼ねた〕・ウジングであって、該電極板及び電解
質板からなる構成部を両側から押しりけた構造の単セル
を形成した。このような単セルの溶融塩型燃料電池の燃
料室に燃料として水素５０％、窒素５０％から成るガス
をＩＪ（給し、酸化剤室に酸化剤として空気７０％、炭
酸ガス３０％から成るガスをそれぞれｏ、ｓｔ／ｉｎの
流ｈ１で供給し、６５０Ｃで電池性能を評価したつ試験
結果を第１表に示す。

第１表 第１表から試験Ａ　ｌ　−１１６５までの本発明による
燃料電池は、試験層６及び煮７の従来の燃料電池に比較
して初期の電池性能は同等ないしヤれ以上であり、２０
０時間後の電池性能はかなり商い。

本発明の燃料゛１１を池が２００時間後の電池性能をも
十分に高いことは、電極の耐アルカリ性が高く、′電池
の粉化、崩壊等の現象がほとんど発生していないものと
みりことができる。

〔発明の効果〕

以」二のように本発明によれば、Ｉｆｆ池を構成する〜 電極は、電気伝導性が冒く、耐アルカリ性が著しく関い
ので電池の内部抵抗を低減させ′電池出力を向上さ亡、
かつ長期にわたって電池性能を維持す手続補正書（方式
） 特、：′１庁長官若杉和え殿 ・ＩＧ　（’ｌの表止 昭和５７年特５′１願第　１９８１１、発明の名■４、 溶融塩型燃料電池 補正をする背 “ｌｔＩ’ｌとσ潤１７　　　特ｉｌｌ出願人ＩＩ　　
　ｉＱｉ　　　東京都千代１１］区丸の内−−ｊ目５番
１−５；？、　　＋ご己へＩｔｌｌ　＋ａ、入会（１日
　立　製　作　１叶代表名　三　１）勝　茂 代　　　理　　　人 居　　ｉ’＋１　　　東京都千代田区丸の内−丁１」５
番１υ補止の月　象　「代理権を証明する１面」、「願
書」及び「明細書全文」 補正の内容 １、代理権を証明する書面を別紙の通り補充する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の隔置されたガス拡散性多孔質電極と、これら
   の電極間に配置される電解質体とを有する燃料電池にお
   いて、前記電極の少なくとも一方がリチウム−ニッケル
   酸化物を汁むことを特徴とする溶融塩型燃料電池。 ２、特許請求の範囲第１項において、前ｉ己電極のうち
   少なくともカソード側がリチウム−ニッケル酸化物を才
   むことを′侍徴Ｊ：する溶融塩型燃料電池。 ３、！特許請求の範囲第１項において、前記リチウム−
   ニッケル酸化物がＬＩ　Ｎ　ｆ　０２であることを特徴
   とする溶融塩型燃料電池。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記リチウム−ニ
   ッケル酸化物がＬｉｚＮｉｅＯｘｏ　であること全特徴
   とする溶融塩型燃料電池。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記電極の少なく
   とも一方の表層がリチウム−ニッケル酸化物からなるこ
   とを特徴とする溶融塩型態ｔ１電池。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記′電極の少な
   くとも一方がリチウム−ニッケル酸化物からなることを
   特徴とする溶融塩型燃料電池。