JPS60154466A - 溶融炭酸塩燃料電池用燃料極の製造法 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池用燃料極の製造法Info
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- JPS60154466A JPS60154466A JP59010426A JP1042684A JPS60154466A JP S60154466 A JPS60154466 A JP S60154466A JP 59010426 A JP59010426 A JP 59010426A JP 1042684 A JP1042684 A JP 1042684A JP S60154466 A JPS60154466 A JP S60154466A
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- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
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- 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
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- Materials Engineering (AREA)
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- Fuel Cell (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】
産業上の利用分野
本発明は、溶融塩、とくに溶融炭酸塩を電解質として用
いる燃料電池の燃料、ホ（アノード）の改良された製造
法に関する。
いる燃料電池の燃料、ホ（アノード）の改良された製造
法に関する。
従来例の構成とその問題点
省石油対策を軸とする省資源、省エネルギー。
エネルギーの多様化などのエネルギー問題に関連して、
天然ガスや石炭からのガスなどを燃料とする燃料電池が
績１侶的に開発されている。
天然ガスや石炭からのガスなどを燃料とする燃料電池が
績１侶的に開発されている。
燃料電池は、一般に変換効率が高く、低公害性で、中央
でも地域でも規模の変更が容易でやる全どの長所を有し
ている。リン酸系電解質燃料電池は、とくに分散発電用
に、また、固体電解質系電池は主に中央発電用が指向さ
れているのに対して、両者の中間の作動温度の溶融塩、
とくに溶融炭酸塩燃料電池は、中央および地域の両方が
考えられている。
でも地域でも規模の変更が容易でやる全どの長所を有し
ている。リン酸系電解質燃料電池は、とくに分散発電用
に、また、固体電解質系電池は主に中央発電用が指向さ
れているのに対して、両者の中間の作動温度の溶融塩、
とくに溶融炭酸塩燃料電池は、中央および地域の両方が
考えられている。
溶融炭酸塩燃料電池は、リン酸系のような貴金属触媒を
必要とせず、作動温度も５５０〜７００℃であって固体
電解貢系はど高くなく、燃料中に炭酸ガスや一酸化炭素
などが混入されていても本質的には悪影響を受けず、ま
た廃熱が良質であるのでこれが利用できて総合効率を高
めることができるなどの特長が期待できる。
必要とせず、作動温度も５５０〜７００℃であって固体
電解貢系はど高くなく、燃料中に炭酸ガスや一酸化炭素
などが混入されていても本質的には悪影響を受けず、ま
た廃熱が良質であるのでこれが利用できて総合効率を高
めることができるなどの特長が期待できる。
しかし、電極の好性能や低廉化、その他の４ ノＱ’を
質や電槽など構成部品の信頼性、耐食性の向上。
質や電槽など構成部品の信頼性、耐食性の向上。
低置な製法の確立、電源システムとしての簡易化など課
題も多い。
題も多い。
この電池のアノードとしては、従来ニッケル粉末を芯材
を中心にして焼結し、得られる焼結体を用いてきた。こ
の場合に、ニッケル焼結層は、アノードでの水素のイオ
ン化の場としての機能を持ち、焼結層は一応の強度を有
しているので使用され、常温やリン酸系燃料電池のよう
な貴金属触媒を加える必要はない。
を中心にして焼結し、得られる焼結体を用いてきた。こ
の場合に、ニッケル焼結層は、アノードでの水素のイオ
ン化の場としての機能を持ち、焼結層は一応の強度を有
しているので使用され、常温やリン酸系燃料電池のよう
な貴金属触媒を加える必要はない。
しかし、焼結の方法が製法上やや複雑であることや、焼
結層はニッケル粒子間の接続で形成されているので、燃
料による還元性雰囲気中にあるとはいえ、溶融炭酸塩に
直接ふれているので、粒子間の結合部分がとくに腐食さ
れ、接触抵抗の増大や電極の強度低下がもたらされる。
結層はニッケル粒子間の接続で形成されているので、燃
料による還元性雰囲気中にあるとはいえ、溶融炭酸塩に
直接ふれているので、粒子間の結合部分がとくに腐食さ
れ、接触抵抗の増大や電極の強度低下がもたらされる。
発明の目的
本発明は、以上に鑑み、よシ簡易な製造法で、高性能、
長寿命の炭酸塩燃料電池用燃料極を提供することを目的
とする。
長寿命の炭酸塩燃料電池用燃料極を提供することを目的
とする。
発明の構成
本発明は、三次元的構造を有するスポンジ状ニッケル多
孔体（以下発泡状メタルという）にニッケルの化合物を
充填した後、加圧することを特徴とする。
孔体（以下発泡状メタルという）にニッケルの化合物を
充填した後、加圧することを特徴とする。
ここで、ニッケル化金物としては、ニッケルの酸化物や
水酸化物が最もよく、その他に炭酸塩。
水酸化物が最もよく、その他に炭酸塩。
硝酸塩、塩化物、修酸塩などの公知のニッケル塩が利用
できる。
できる。
発泡状メタｔｙに充填したニッケルの化合物はあらかじ
め還元するか、最も簡単にはそのまま電池に組込んで燃
料界囲気中で作動温度付近の加熱でニッケルに還元する
。このようにして得られたアノードは、発泡状メタノν
の骨格のなかに、還元された表面積の大きいニッケル粒
子が保持され、ニッケル粒子同志も作動温度のもとで軽
く焼結されて強度、寿命ともすぐれたものとなる。また
、ニッケル粉末を直接用いる場合には、その材料としい
ので、電池の寿命後の再利用につい−Ｃもはるかに容易
である。
め還元するか、最も簡単にはそのまま電池に組込んで燃
料界囲気中で作動温度付近の加熱でニッケルに還元する
。このようにして得られたアノードは、発泡状メタノν
の骨格のなかに、還元された表面積の大きいニッケル粒
子が保持され、ニッケル粒子同志も作動温度のもとで軽
く焼結されて強度、寿命ともすぐれたものとなる。また
、ニッケル粉末を直接用いる場合には、その材料としい
ので、電池の寿命後の再利用につい−Ｃもはるかに容易
である。
実施例の説明
平均孔径約１３０ミクロン、厚さ約１．８ｍ、多孔度約
９４％の発泡状ニッケル多孔板を用い、これに市販の酸
化ニッケル粉末を単位体積当たり２ｇ／ｃｃ 充填する
。
９４％の発泡状ニッケル多孔板を用い、これに市販の酸
化ニッケル粉末を単位体積当たり２ｇ／ｃｃ 充填する
。
この場合、たとえば、２重量−程度の濃度のカルホキツ
メチルセルロース水溶液などを結着剤として用い、すり
込むように充填する。また、単に水、エタノール、エチ
レングリコールなどの溶媒のみを加えてすり込むように
充填してもよい。
メチルセルロース水溶液などを結着剤として用い、すり
込むように充填する。また、単に水、エタノール、エチ
レングリコールなどの溶媒のみを加えてすり込むように
充填してもよい。
次に、１００℃で３０分間乾燥した後に６００Ｋｙ／ｌ
、ｒａの圧力で厚さ方向に加圧した。この加圧により厚
さは０．８１１ＩＩＩ＋に減少した。したがって発泡状
ニッケルの多孔度は、単純な計算によると８８チになっ
たことになる。
、ｒａの圧力で厚さ方向に加圧した。この加圧により厚
さは０．８１１ＩＩＩ＋に減少した。したがって発泡状
ニッケルの多孔度は、単純な計算によると８８チになっ
たことになる。
この電極をアノードとして第１図の電池を構成した。ア
ノード１は、水素室を有するステンレススチール環のマ
ウント２に周辺をスポット溶接により取りつけた。なお
、電極の有効面積は２００ｃｒＩとした。一方、公知の
リチウム化した酸化ニッケル焼結体からなるカソード３
をセルマウント４に周辺を銀ペーストにより部分的に接
着して固定した０このカソードの大きさもアノードとま
ったく同じ面積にした。電解質６は、微粉末のタイル４
ｏに対して、炭酸カリと炭酸リチウムの等モル混合物を
６０の重量比で十分混合し、ホットプレス法により製作
したものを用いた。なお厚さは平均３．２閣にした。こ
の電解質を中心にアノードとカソードのセルマウントを
はさみ、一体化した後に、アノード側には水素を、カソ
ード側には、空気：炭酸ガス７０：３０の混合ガスをそ
れぞれ理論必要量の３倍流した。この電池をＡとし、比
較のために、アノードとして公知のニッケル焼結体を用
い、他は電池Ａとまったく同じ構成にしたものを電池Ｂ
とする。
ノード１は、水素室を有するステンレススチール環のマ
ウント２に周辺をスポット溶接により取りつけた。なお
、電極の有効面積は２００ｃｒＩとした。一方、公知の
リチウム化した酸化ニッケル焼結体からなるカソード３
をセルマウント４に周辺を銀ペーストにより部分的に接
着して固定した０このカソードの大きさもアノードとま
ったく同じ面積にした。電解質６は、微粉末のタイル４
ｏに対して、炭酸カリと炭酸リチウムの等モル混合物を
６０の重量比で十分混合し、ホットプレス法により製作
したものを用いた。なお厚さは平均３．２閣にした。こ
の電解質を中心にアノードとカソードのセルマウントを
はさみ、一体化した後に、アノード側には水素を、カソ
ード側には、空気：炭酸ガス７０：３０の混合ガスをそ
れぞれ理論必要量の３倍流した。この電池をＡとし、比
較のために、アノードとして公知のニッケル焼結体を用
い、他は電池Ａとまったく同じ構成にしたものを電池Ｂ
とする。
作動温度６６０℃とした両電池の電流−電圧特性を第２
図に示す。電池Ａの方がやや高い電圧を示しているのは
、本発明のアノードが、導電性にすぐれた発泡状メタル
の骨格に包まれ、しかも、ニッケル粒が、ニッケル化合
物から還元にょ）得られた表面積が大きい材料からなり
、これが軽く焼結した状態にあることに起因している。
図に示す。電池Ａの方がやや高い電圧を示しているのは
、本発明のアノードが、導電性にすぐれた発泡状メタル
の骨格に包まれ、しかも、ニッケル粒が、ニッケル化合
物から還元にょ）得られた表面積が大きい材料からなり
、これが軽く焼結した状態にあることに起因している。
つぎに各電池を同じ（６６０℃’Ｔ：９０ ｍＡ／ ｃ
ｎｌの電流密度で連続放電した。その結果、ｓｏｏ時間
経過後では、大きな電圧の変化はなく、それぞれ０．８
９Ｖ 、とｏ、ｓｅｖであったが、１３００時間テハ、
ｔａＡＴｏ、ｓｙ Ｖ 、電池Ｂで０．８２ｖであった
。さらに３５ｏＯ時間では、電池Ａが０．８２Ｖ。
ｎｌの電流密度で連続放電した。その結果、ｓｏｏ時間
経過後では、大きな電圧の変化はなく、それぞれ０．８
９Ｖ 、とｏ、ｓｅｖであったが、１３００時間テハ、
ｔａＡＴｏ、ｓｙ Ｖ 、電池Ｂで０．８２ｖであった
。さらに３５ｏＯ時間では、電池Ａが０．８２Ｖ。
電池Ｂは０．７３ＶＫ低下した。この場合に劣化の原因
は、アノードにのみに起因するのではなく、電解質やカ
ッ〜ドにもよるので、アノードによる度合を調べるため
に、３５００時間経過後に電解質とカソードを新しく取
り替えた後に、同じ条件で放電を行ない、電圧を測定し
たところ、電電入ではｏ、ａ７Ｖ 、電池Ｂでは０．７
７Ｖに回復し、電池Ａのアノードの劣化は極めて少ない
ことがわかった０ 本発明の電極が、このように放電時間の経過による電位
低下が少ない理由は、従来の焼結体のような粉末の接続
による焼結層よりも強度が大きく、耐食性にもすぐれた
発泡状メタルを構成する骨格により還元された表面積の
大きいニッケル粒が保持され、しかも軽く粒子間は焼結
されているからである。
は、アノードにのみに起因するのではなく、電解質やカ
ッ〜ドにもよるので、アノードによる度合を調べるため
に、３５００時間経過後に電解質とカソードを新しく取
り替えた後に、同じ条件で放電を行ない、電圧を測定し
たところ、電電入ではｏ、ａ７Ｖ 、電池Ｂでは０．７
７Ｖに回復し、電池Ａのアノードの劣化は極めて少ない
ことがわかった０ 本発明の電極が、このように放電時間の経過による電位
低下が少ない理由は、従来の焼結体のような粉末の接続
による焼結層よりも強度が大きく、耐食性にもすぐれた
発泡状メタルを構成する骨格により還元された表面積の
大きいニッケル粒が保持され、しかも軽く粒子間は焼結
されているからである。
なお、用いる発泡状ニッケルとしては、とくに制限はな
いが、多孔度は９０〜９６チ程度、孔径は１００〜２０
０ミクロン、厚さは１．２〜２．６間程度のものが好ま
しい。なお、発泡体を形成する材料としてはニッケルが
好ましいが、鉄やアルミニウムなども用いうる。
いが、多孔度は９０〜９６チ程度、孔径は１００〜２０
０ミクロン、厚さは１．２〜２．６間程度のものが好ま
しい。なお、発泡体を形成する材料としてはニッケルが
好ましいが、鉄やアルミニウムなども用いうる。
なお、実施例では酸化ニッケルを充てんしたが、還元に
よる体積収縮が少ない点では最も好ましく、その他に、
水酸化ニッケルもよいが、塩化ニッケルや硫酸ニッケル
など結晶水を有するものは体積収縮が大きいのでめまシ
好ましくはない。
よる体積収縮が少ない点では最も好ましく、その他に、
水酸化ニッケルもよいが、塩化ニッケルや硫酸ニッケル
など結晶水を有するものは体積収縮が大きいのでめまシ
好ましくはない。
また、このように発泡状メタルに充てんしたニスケル化
合物は、還元によってニッケルになり、体積が収縮する
ので、一般的には加圧の度合いを大きくしておくことが
好ましい。２００〜３０００Ｋｐ ／ ｔニーが適当で
ある。
合物は、還元によってニッケルになり、体積が収縮する
ので、一般的には加圧の度合いを大きくしておくことが
好ましい。２００〜３０００Ｋｐ ／ ｔニーが適当で
ある。
発明の効果 ；
以上のように本発明によれば、高性能で長寿命の溶融炭
酸塩燃料電池の燃料極が得られる。
酸塩燃料電池の燃料極が得られる。
第１図は本発明によるアノードを具備した溶融炭酸塩燃
料電池の一実施例の構成を示す縦断面図、第２図は本発
明によるアノードと従来型のアノ−ドを具備した溶融炭
酸塩燃料電池の性能比較を示す図である。 １・・・・・・アノ７ド、３・旧・・カソード、６・・
・・・・電解質体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾敏 男 ほか１名菓ｊ図 １
料電池の一実施例の構成を示す縦断面図、第２図は本発
明によるアノードと従来型のアノ−ドを具備した溶融炭
酸塩燃料電池の性能比較を示す図である。 １・・・・・・アノ７ド、３・旧・・カソード、６・・
・・・・電解質体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾敏 男 ほか１名菓ｊ図 １
Claims (1)
- 三次元的構造のスポンジ状ニッケル多孔体にニッケルの
化合物粉末を充填した後、加圧圧縮することを特徴とす
る溶融炭酸塩燃料電池用燃料極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59010426A JPS60154466A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 溶融炭酸塩燃料電池用燃料極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59010426A JPS60154466A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 溶融炭酸塩燃料電池用燃料極の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154466A true JPS60154466A (ja) | 1985-08-14 |
Family
ID=11749824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59010426A Pending JPS60154466A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 溶融炭酸塩燃料電池用燃料極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154466A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6276159A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩型燃料電池の燃料極の製造方法 |
| WO2000008703A1 (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-17 | Institute Of Gas Technology | Alternative electrode supports and gas distributors for molten carbonate fuel cell applications |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58129770A (ja) * | 1982-01-28 | 1983-08-02 | Hitachi Ltd | 溶融塩型燃料電池用電極 |
| JPS58222403A (ja) * | 1982-06-18 | 1983-12-24 | Seiko Epson Corp | 磁気記録再生方式 |
-
1984
- 1984-01-24 JP JP59010426A patent/JPS60154466A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58129770A (ja) * | 1982-01-28 | 1983-08-02 | Hitachi Ltd | 溶融塩型燃料電池用電極 |
| JPS58222403A (ja) * | 1982-06-18 | 1983-12-24 | Seiko Epson Corp | 磁気記録再生方式 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6276159A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩型燃料電池の燃料極の製造方法 |
| WO2000008703A1 (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-17 | Institute Of Gas Technology | Alternative electrode supports and gas distributors for molten carbonate fuel cell applications |
| US6379833B1 (en) | 1998-08-07 | 2002-04-30 | Institute Of Gas Technology | Alternative electrode supports and gas distributors for molten carbonate fuel cell applications |
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