JPS5999681A - 水素・臭素セル - Google Patents

水素・臭素セル

Info

Publication number
JPS5999681A
JPS5999681A JP58211684A JP21168483A JPS5999681A JP S5999681 A JPS5999681 A JP S5999681A JP 58211684 A JP58211684 A JP 58211684A JP 21168483 A JP21168483 A JP 21168483A JP S5999681 A JPS5999681 A JP S5999681A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell
hydrogen
bromine
electrode
cell frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58211684A
Other languages
English (en)
Inventor
カ−ル・ヘ−ネ
ゲルト・シユタルベツク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schuckertwerke AG, Siemens AG filed Critical Siemens Schuckertwerke AG
Publication of JPS5999681A publication Critical patent/JPS5999681A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96Carbon-based electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/186Regeneration by electrochemical means by electrolytic decomposition of the electrolytic solution or the formed water product
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は電極を囲む黒鉛からなるセル枠を有する水素・
臭素セルに関する。
従来技術 入円や風のような再生性の工坏ルギー源を幅広く使用ノ
ーるため(こは、著しく変動するエネルギー洪銘を需要
i’Y、i1%合させるために多くの利用分野((+3
℃・て蓄l′I′I装置が必要である。また、負荷平衡
のために/、)散した設(茹にお(・てエネルギー蓄積
し得る可能性も探し求められている。これらの条件のた
めには鉛蓄電池を使用することか又きるが、この鉛蓄′
電池は比較的高価で重く、かつ特にエネルギー密度が小
さいという欠点を有する。
上記の目的に対して使用することがてきる新しい型の蓄
積装置は水素・臭素セルである(J、El−、I’ec
trochem、 3oc、第127巻(1980年)
549〜555ページ参照)。このセルにおいては亀気
工ネルギーの蓄積のために臭化水素酸(HBr)の電気
分解が用いられる。
放電 HBr電気分解の際には水素(H2)と臭素(Br2)
が生じ、それらは別々に蓄えられ、需要のある場合には
、すなわち電気エネルギーを得るためには再び臭化水素
酸へ、しかも燃料電池反応でもって変換される(例えば
lE:nergy第4巻(1980年)61〜66ペー
ジ参照)。水素/臭素系をそれに対応する水素/酸素系
と比較した場合の利点は、臭素電極の高い再生性にある
エネルギー変換器の出力当たりの重量および寸法ケでき
るだけ低くするためには、前述の両反応、すなわち電気
分解と燃料電池反応は一つの同じセルの中で進行しなけ
ればならない。そのよ5々水素・臭素セルは一方では適
当な価格でなければならず、他方では反応物に対して耐
食性のある材料から構成しなければならない。
腐食性の媒質としてH2・Br2セルl/11.・テハ
特に臭素および臭化水素酸があげられる。セル構造の材
料、すなわちセル枠に対する材料としてはそし故特にポ
リテトラフルオルエチレンのような合成樹脂が考えられ
るじHydrogen Energy Sys−tem
llproceedings of the 2nd 
World Hydr−ogen Energy Co
nference、 pergamon press。
1978年、709〜730ページ参照)。これらの材
料はもちろん非導電性であり、すなわちそれは絶縁性を
有するから、電極における電流取り出しもしくは電流供
給は困難を伴なう。
導電材料のうち、腐食性化学薬品である臭素および臭化
水素酸に対してはパラジウムおよび白金のような貴金属
ならびにニオブおよびタンタルだけが安定なだけである
。これらの材料はしかし高価でありその上非常に重く、
その結果セルの出力当たシの重量に不利に影響する。
H2・Br2セルに対する材料としてはすでに黒鉛が存
在する。この材料は価格も適当であり、導電性でもある
。しかしH2・Br2セルにおけるセル枠材料として黒
鉛を使用すると、短かい作動時間の後に早くも(材料の
多孔性に基づいて)黒鉛を通じて臭素の拡散が起こり、
すなわちセル枠を通じて臭素が抜けることが分かった。
発明の目的 本発明の目的は、黒鉛からなるセル枠を有するH2・B
r2セルを、セル枠を通ずる臭素の拡散が阻止されるよ
うに改善することにある。
発明の構成 この目的は本発明によれば、臭素電析上のセル枠の少な
くとも電極に対向する表面がパイロ黒鉛からなる層を備
えることによって達成される。
本発明によるH2・BrZセルは絶対的にBr2にまた
HBrにも密であり、すなわちセル枠を通じてこれらの
物質が拡散するの全完全に阻止する。
本発明によるH2・Br2セルは有利なことにはH2側
においてBF2側におけるものに相当するセル枠、すな
わち少なくとも水素電極に向いた表面にパイロ黒鉛から
なる層を備えるセル枠を有してもよ℃・。
そのようなセル枠はすなわち絶対的にH2に対して密で
あり、従って水素の逸出を胆上する。その上このように
してBr2もしくはHBrの逸出を、しかもこれらの物
質がBr2電極をH2電極から分離する膜を通じて通り
抜けなければならぬ場合においても阻止する。異なるセ
ル枠の使用を許せるならば、本発明によるセルにお(・
てH2側に、例えば枠材料として、樹脂含浸カーボンを
使用してもよい。
黒鉛セル枠上に存在するパイロ黒鉛からなる層はほぼ2
0ないし30μmの層厚を有することが望ましし・。「
パイロ黒鉛」とは熱分解黒鉛とも呼ば、れるが、ここで
はメタン、エタン、プロパンおよびアセトンのようなガ
ヌ状あるいは蒸気状の炭化水素を1800U以上の流度
で熱分解することによって得られる材料を意味する。低
い温度(< 1700 c)で形成され、主として微結
晶で等方性であるいわゆるパイロカーボンと異なり、パ
イロ黒鉛は強い異方性で黒鉛と同様な層構造を特徴とす
る特実施例 次に本発明の実施例を図面について説明する。
図示された112・Br2セル10はBr2iIllI
にセル枠11、I2側にセル枠12を有する。両セル枠
は黒鉛からなり、その場合枠のそれぞれ対応する電極に
対向した表面にパイロ黒鉛層を備えて(・る。黒鉛は人
造黒鉛の形で使用するのが望ましい。セル枠11は臭素
電極13ケ、セル枠12は水素電極14を囲む。両セル
枠はそのために対応した凹所を有する。セル枠11中の
凹所の表面およびセル枠12中の凹所の表面はパイロ黒
鉛によって被覆されている。
臭素電極]3は、同時に接続に役立つ黒鉛フェルトから
なるのが望ましい。水素電極14は白金で被覆された炭
素からなるのが望まし−・。黒鉛フェルト15は水素電
極14とセル枠12との間の電稜的接続に役立つ。電極
13およびI4は膜16によって互いに分離されている
。&16としては陽イオン交換膜、特に過フルオロポリ
テトラフルオルエチレンを基材とした陽イオン交換膜が
役立つ。
反応物もしくは反応生成物の供給および排出のために、
Br2側では導管17およびI8. I2側では導管1
9および20が用いられ、それらはセル枠11もしくは
12を孔の形て貫通する。対応する孔を二つの金属板2
1および22も有し、それらによって(絶縁ねじを用い
て)両枠IIおよびI2が押し合わされる。
例えば不銹銅からなりあたかもセル民の両糧として働く
板21および22は、他の方法で電流の供給あるいは取
出しが行われるならばなくてもよい。電M及、すなわち
HBr−Br2混合物は膜ポンプを用いて七ノへすなわ
ちHBr−BY2部分を通じて循環される。
パイロ黒鉛によるセル枠の被覆は、例えばその表面が高
い温度に加熱されたセル枠にガス状の炭化水素を供給す
る方法で行われる。その場合、炭化水素は熱的に分解し
、基台、すなわちセル枠の上にパイロ黒鉛が高い密度と
層構造をもつ異方性の層として析出する。析出は次の反
応条件で行われるのが望ましい。すなわち温度1900
C,炭化水素として5 m barの圧力をもつメタン
、析出速度は一般に05ないし08μm/分である。
本発明によるセルの研究室における実施では例えば次の
寸法を有する。すなわち、円形金属板は8、5 cmの
直径と8mmの厚さを持ち、セル枠はそれぞれ5.7 
cmの直径と約5.2 cmの厚さを持つ。I2電極は
ほぼ25ないし5 m9.P t/criを含み、I 
2.5 crtt2の活性表面を有する。
そのようなセルは簡単なやり方で個々のセルがそれぞれ
電気的に直列に接続されたバッテリの構成に用いること
ができる。そのために両側に凹所を備えたセル枠が用い
られる。この場合例えばセル枠12の二つの凹所中に臭
素電極が配置され、その上に(板22を省略して)別の
膜が配置され、その上にそれから水素電極がさらに続く
。Br2側では対応して逆にされる。供給および排出導
管はこの場合もちろん他の径路を取らなければならない
電気分解、すなわちエネルギー蓄積の場合は、例えば6
モルHBrから出発し、それは1モルHBrまで圓下す
る。1 kWhの蓄電のためには134Qの6モルHB
rが必要である(電圧・560mV)。燃料電池反応の
際には1モルのHBrが再び6モルHBrまで濃くなる
。その場合500 ff/kWhのI2が必要となる。
しかし本発明に基づくセルは例えば電気分解のために3
65モルHBrおよび0.1モルBr2の初期濃度をも
つ電解質を、燃料電池反応のために1.65モルHBr
および13モルBr2の初期濃度をもつ電解質を使用す
る(温度・50c)方法で駆動することもできる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例の断面図である。 1O−I2・Br2セル、1l−Br2側セル枠、12
−・・I2側セル枠、13・ Br2電極、14・・・
I2電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)電極を囲む黒鉛からなるセル枠を有し、臭素電極上
    のセル枠の少なくとも電4夕に対向する表面がパイロ黒
    鉛からなる層を備えることを特徴とする水素・臭素セル
    。 2)セル枠の水素電極上での電極に対向する表面がパイ
    ロ黒鉛からなる層を備えることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の水素・臭素セル。 3)パイロ黒鉛層がほぼ20ないし30μ+11の層厚
    を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項または
    第2項記載の水素・臭素セル。 4)臭素電極が炭素、特に黒鉛からなることケ特徴とす
    る特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載
    の水素・臭素セル。 5)水素″電極が白金で被覆された炭素からなることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれ
    かに記載の水素 臭素セル。
JP58211684A 1982-11-11 1983-11-10 水素・臭素セル Pending JPS5999681A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE32418019 1982-11-11
DE19823241801 DE3241801A1 (de) 1982-11-11 1982-11-11 Wasserstoff/brom-zelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5999681A true JPS5999681A (ja) 1984-06-08

Family

ID=6177924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58211684A Pending JPS5999681A (ja) 1982-11-11 1983-11-10 水素・臭素セル

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4520081A (ja)
EP (1) EP0108970B1 (ja)
JP (1) JPS5999681A (ja)
DE (2) DE3241801A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013518364A (ja) * 2010-01-25 2013-05-20 ラモット アット テル−アヴィヴ ユニヴァーシテイ リミテッド 電気化学システム及び電気化学システムを動作させる方法
JP2013518366A (ja) * 2010-01-25 2013-05-20 ラモット アット テル−アヴィヴ ユニヴァーシテイ リミテッド 燃料電池用の触媒及び電極
JP2015053278A (ja) * 2010-01-25 2015-03-19 ラモット アット テル−アヴィヴ ユニヴァーシテイ リミテッドRamot At Tel−Aviv University Ltd バイポーラプレート及び該バイポーラプレートを含む再生型燃料電池積層体
JP2016507884A (ja) * 2013-02-21 2016-03-10 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh 表面合金を有するアノード電極を含むレドックスフロー電池システム

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882240A (en) * 1985-08-02 1989-11-21 The Boeing Company Closed cycle electrical power system
DE50104154D1 (de) * 2001-02-15 2004-11-18 Werner Henze Vorrichtung und verfahren zur umwandlung vom wärme- und/oder strahlungsenergie in elektrische energie
CN1813371A (zh) * 2003-06-05 2006-08-02 太阳能反应器技术公司 处理烟气排放物的方法
US7410714B1 (en) 2004-07-15 2008-08-12 The United States Of America As Represented By The Administration Of Nasa Unitized regenerative fuel cell system
US20090028767A1 (en) * 2007-07-16 2009-01-29 Parker Melahn L Waste Treatment and Energy Production Utilizing Halogenation Processes
US9905874B2 (en) 2011-09-22 2018-02-27 Bromine Compounds Ltd. Additives for hydrogen/bromine cells
WO2013090269A2 (en) * 2011-12-13 2013-06-20 Sun Catalytix Corporation Enhanced current efficiencies in reversible hydrogen bromide fuel cells using in-line bromine sequestering devices
US9722272B2 (en) 2012-05-10 2017-08-01 Bromine Compounds Ltd. Additives for zinc-bromine membraneless flow cells
ES2617663T3 (es) 2013-02-07 2017-06-19 Bromine Compounds Ltd. Procesos para la preparación de bromuro de 1-alquil-3-alquil-piridinio y usos de los mismos como aditivos en celdas electroquímicas
US10411284B2 (en) * 2013-10-03 2019-09-10 Massachusetts Institute Of Technology Flow battery with dispersion blocker between electrolyte channel and electrode

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH554078A (fr) * 1971-08-31 1974-09-13 Consiglio Nazionale Ricerche Accumulateur electrique.
US3894887A (en) * 1973-07-11 1975-07-15 California Inst Of Techn Hydrogen-bromine secondary battery
US4029854A (en) * 1975-12-29 1977-06-14 Eco-Control, Inc. Halogen electrode
US4124741A (en) * 1977-03-04 1978-11-07 Energy Development Associates Hydrogen/chlorine electrochemical energy storage system
US4147601A (en) * 1977-07-28 1979-04-03 Ppg Industries, Inc. Electrolytic production of hydrobromic acid
US4129683A (en) * 1977-12-23 1978-12-12 United Technologies Corp. Anhydrous H2 /Cl2 regenerative fuel cell
US4264686A (en) * 1978-09-01 1981-04-28 Texas Instruments Incorporated Graphite felt flowthrough electrode for fuel cell use
US4185145A (en) * 1978-09-11 1980-01-22 United Technologies Corporation Fuel cell electrolyte reservoir layer and method for making
US4241104A (en) * 1978-10-16 1980-12-23 The Fluorocarbon Company Process for bonding carbon substrates using particles of a thermally stable solid
US4203813A (en) * 1978-11-01 1980-05-20 United Technologies Corporation Method for producing HBr
US4203814A (en) * 1978-11-01 1980-05-20 United Technologies Corporation Hydrogen gas generation utilizing a bromide electrolyte and radiant energy
JPS5569278A (en) * 1978-11-17 1980-05-24 Kureha Chem Ind Co Ltd Frame of carbon fiber-high molecular composite material electrolytic cell
US4407902A (en) * 1980-12-08 1983-10-04 Ford Motor Company Chemically regenerable redox fuel cell and method of operating the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013518364A (ja) * 2010-01-25 2013-05-20 ラモット アット テル−アヴィヴ ユニヴァーシテイ リミテッド 電気化学システム及び電気化学システムを動作させる方法
JP2013518366A (ja) * 2010-01-25 2013-05-20 ラモット アット テル−アヴィヴ ユニヴァーシテイ リミテッド 燃料電池用の触媒及び電極
JP2015053278A (ja) * 2010-01-25 2015-03-19 ラモット アット テル−アヴィヴ ユニヴァーシテイ リミテッドRamot At Tel−Aviv University Ltd バイポーラプレート及び該バイポーラプレートを含む再生型燃料電池積層体
US9331342B2 (en) 2010-01-25 2016-05-03 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. Electrochemical systems and methods of operating same
JP2016507884A (ja) * 2013-02-21 2016-03-10 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh 表面合金を有するアノード電極を含むレドックスフロー電池システム

Also Published As

Publication number Publication date
EP0108970A2 (de) 1984-05-23
EP0108970A3 (en) 1986-07-02
DE3241801A1 (de) 1984-05-17
EP0108970B1 (de) 1988-01-07
US4520081A (en) 1985-05-28
DE3375258D1 (en) 1988-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Stable overall water splitting in an asymmetric acid/alkaline electrolyzer comprising a bipolar membrane sandwiched by bifunctional cobalt‐nickel phosphide nanowire electrodes
US9574276B2 (en) Production of low temperature electrolytic hydrogen
Xie et al. Electrolysis of carbon dioxide in a solid oxide electrolyzer with silver-gadolinium-doped ceria cathode
US6576362B2 (en) Electrochemical cell system
US10145018B2 (en) Method for operating an SOEC-type stack reactor for producing methane in the absence of available electricity
US20090045073A1 (en) Electrolysis cell comprising sulfur dioxide-depolarized anode and method of using the same in hydrogen generation
US20060011489A1 (en) Electrolysis process and apparatus
JPS5999681A (ja) 水素・臭素セル
US9752239B2 (en) Electrochemical reduction device and method for manufacturing hydride of aromatic hydrocarbon compound or nitrogen-containing heterocyclic aromatic compound
JP6799368B2 (ja) 改質器のない燃料電池と組み合わせた装置および方法
JPH08246177A (ja) 水素の輸送、貯蔵のための水素化物の製造方法及びその装置
US4459340A (en) Method for producing electricity from a fuel cell having solid-oxide ionic electrolyte
Yang et al. Reversible Hybrid Aqueous Li− CO2 Batteries with High Energy Density and Formic Acid Production
Lehner et al. Water electrolysis
BR112019024205B1 (pt) Aparelho de produção de hidreto orgânico
Inoue et al. Carbon fiber electrode for redox flow battery
EP2871265A1 (en) Electrochemical reduction device and process for producing product of hydrogenation of aromatic hydrocarbon compound or nitrogenous heterocyclic aromatic compound
Platzer et al. Hydrogen production methods
Oraby et al. Green Hydrogen Production Directly from Seawater with No Corrosion Using a Nonmetallic Electrode: A Novel Solution and a Proof of Concept
Singh et al. Electrochemical Hydrogen Storage Within a Modified Reversible PEM Fuel Cell and Its Performance Analysis with Interdigitated and Spiral Micro Flow Channels
Winsel et al. PRODUCTION OF DEUTERIUM-RICH WATER
Colon-Mercado et al. High temperature water electrolysis testing of gold-based electrodes for H2 production
Hall Electrolytic cells for hydrogen gas production
Faral et al. Influence of Lithium Sulfate on the Kinetics of Hydrogen Oxidation in H2so4
Macleod Wet proofed conductive current collector for the electrochemical cells