JPS60154467A - 溶融塩燃料電池用燃料極の製造法 - Google Patents
溶融塩燃料電池用燃料極の製造法Info
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- JPS60154467A JPS60154467A JP59010427A JP1042784A JPS60154467A JP S60154467 A JPS60154467 A JP S60154467A JP 59010427 A JP59010427 A JP 59010427A JP 1042784 A JP1042784 A JP 1042784A JP S60154467 A JPS60154467 A JP S60154467A
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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
本究明は、６００〜７００ ”Ｃ程度で作動する溶融塩
燃料電池用燃料極の製造法に関するものである。
燃料電池用燃料極の製造法に関するものである。
従来例の４１１＾成とその問題点
従来より溶融塩燃料電池としては、炭酸溶融塩を用いる
系が最も一般的であシ、この場合の炭酸塩としては、ア
ルカリ金属炭酸塩が取り上げられている。すなわち炭酸
リチウム、それに炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの
混合物をアルミン酸リチウムなどの耐溶融塩性の粉末と
ともに板状に加工し、これを燃料極と酸化極の間に保持
きせて電池が構成されている。
系が最も一般的であシ、この場合の炭酸塩としては、ア
ルカリ金属炭酸塩が取り上げられている。すなわち炭酸
リチウム、それに炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの
混合物をアルミン酸リチウムなどの耐溶融塩性の粉末と
ともに板状に加工し、これを燃料極と酸化極の間に保持
きせて電池が構成されている。
この電池の酸化極は、電極の一方の面は酸化性雰囲気、
他方の面は溶融塩電解質にそれぞれふれていてしかも高
流度であるから、耐食性が最も重要であり、しかも酸素
のイオン化の機能が必要であることから、その材料には
制限が多く、現在のところでは、リチウム化したニッケ
ル酸化物が最も一般的である。
他方の面は溶融塩電解質にそれぞれふれていてしかも高
流度であるから、耐食性が最も重要であり、しかも酸素
のイオン化の機能が必要であることから、その材料には
制限が多く、現在のところでは、リチウム化したニッケ
ル酸化物が最も一般的である。
一方の燃料極としては、雰囲気が水素を主とする還元性
であるから、酸化極よシは耐食性に関しては不利ではあ
るが、それでも高温度のもとて溶融塩にふれるので、こ
れに耐える材料が必要であシ、導電性も考慮してニッケ
ルが普通に使われている。この場合のニッケル極として
は、ハ結式が採用されていて、カーボニルニッケルなト
公知の粉末を導電性の芯材とともに還元性雰囲気中で焼
結して得られる。そ°の他に導電性芯材として発泡状の
骨格を用いる場合も提案さ九ているが、基本的には電極
の有効部分は焼結式のニッケル主体の層から成シ立って
いる。
であるから、酸化極よシは耐食性に関しては不利ではあ
るが、それでも高温度のもとて溶融塩にふれるので、こ
れに耐える材料が必要であシ、導電性も考慮してニッケ
ルが普通に使われている。この場合のニッケル極として
は、ハ結式が採用されていて、カーボニルニッケルなト
公知の粉末を導電性の芯材とともに還元性雰囲気中で焼
結して得られる。そ°の他に導電性芯材として発泡状の
骨格を用いる場合も提案さ九ているが、基本的には電極
の有効部分は焼結式のニッケル主体の層から成シ立って
いる。
このような電解質体と両電極を用いて構成した溶融塩燃
料電池の特性の向上と長寿命化には、なお多くの課題が
ある。電池全体としては、各構成材料の耐食性の向上、
電極と電解質との密着性の良好な保持、ガス拡散電極で
あるこれら両極の性能維持のための三相帯の維持２作動
中での焼結の進行の抑制などである。また、もちろん製
法が簡単なことは、コスト低減のために不可欠である。
料電池の特性の向上と長寿命化には、なお多くの課題が
ある。電池全体としては、各構成材料の耐食性の向上、
電極と電解質との密着性の良好な保持、ガス拡散電極で
あるこれら両極の性能維持のための三相帯の維持２作動
中での焼結の進行の抑制などである。また、もちろん製
法が簡単なことは、コスト低減のために不可欠である。
発明の目的
本発明は、前記各釉の問題点のうち、とくに燃料極に起
因する課題を解決することを目的とするもので、とくに
製法の簡易化と作動中での焼結が進行してもなお性能の
良好さを維持して長寿命化を用能にする燃料極を折供す
るものである。
因する課題を解決することを目的とするもので、とくに
製法の簡易化と作動中での焼結が進行してもなお性能の
良好さを維持して長寿命化を用能にする燃料極を折供す
るものである。
発明の構成
本発明は、燃料極として働く材料であれば限定はないが
、とくに好ましいニッケルを用、い、これを単独か、Ｚ
ｒ、 Ｏｒ、ムｌあるいはこれらの酸化物を少量加えた
粉末を用い、これを結着剤溶液とともにペースト状にし
、これをスクリーン、エキスバンドメタル、パンチング
メタルなど通常の多孔体に塗着し、必要ならば加圧を加
えて焼結せずに電池に組み込むことを特徴とする。
、とくに好ましいニッケルを用、い、これを単独か、Ｚ
ｒ、 Ｏｒ、ムｌあるいはこれらの酸化物を少量加えた
粉末を用い、これを結着剤溶液とともにペースト状にし
、これをスクリーン、エキスバンドメタル、パンチング
メタルなど通常の多孔体に塗着し、必要ならば加圧を加
えて焼結せずに電池に組み込むことを特徴とする。
本発明の最も簡単な工程としては、芯材にペースト塗着
、スリット通過によシ表面の平滑化、乾燥の工程により
製造する方法である。強度をさらに要する場合には、乾
燥後に加圧を加えてもよい。
、スリット通過によシ表面の平滑化、乾燥の工程により
製造する方法である。強度をさらに要する場合には、乾
燥後に加圧を加えてもよい。
また、さらに取扱いの上で強度を必要とする場合には、
結着剤として溶液の他に熱可塑性の樹脂粉末をも加えて
おき、表面の平滑化後、あるいは加 １圧後にこの樹脂
粉末が溶融する温度以上に加熱することも好ましい。結
着剤としてはカルボキシメチルセルロース、ホリヒニル
アルコール、ボ１１化ビニル、ポリエチレンなど公知の
高分子材料がＩ’ｌｌいられうる。
結着剤として溶液の他に熱可塑性の樹脂粉末をも加えて
おき、表面の平滑化後、あるいは加 １圧後にこの樹脂
粉末が溶融する温度以上に加熱することも好ましい。結
着剤としてはカルボキシメチルセルロース、ホリヒニル
アルコール、ボ１１化ビニル、ポリエチレンなど公知の
高分子材料がＩ’ｌｌいられうる。
本発明では、従来のニッケイレを主体とする焼結式電極
が、電池の作動中に一層炬結が進み、多孔度が減少して
燃料極中への気体の拡散や電解質の分布の点で問題が生
じ、そのために性能が低下することに着目し、電池に組
立てる際には何らの焼結も行なわず、作動温度への昇温
中あるいは作動時の温度で軽く焼結が生じるようにする
ことによシ、製法の簡易化と同時に長寿命化も可能にす
るものである。
が、電池の作動中に一層炬結が進み、多孔度が減少して
燃料極中への気体の拡散や電解質の分布の点で問題が生
じ、そのために性能が低下することに着目し、電池に組
立てる際には何らの焼結も行なわず、作動温度への昇温
中あるいは作動時の温度で軽く焼結が生じるようにする
ことによシ、製法の簡易化と同時に長寿命化も可能にす
るものである。
本発明による電極において、多孔性の導電体に塗着して
いるニッケル粉末を主体とする層は、電池の作動温度と
して好ましい６００〜７００℃に昇温する際に、内部に
存在している結着剤は、分解し結着剤の機能は失ってし
まう。したがってこれら結着剤の役割は、電極の電池組
立て前までの操作中での強度を持たせるだめのものであ
る。したがって、このように加熱によシ結着の機能は失
ってし壕うが、今度は、この作動温度でゆっくシと焼結
が始まり、これによって電極としての強度が十分になシ
、また、高温度での焼結を行なっていないので、従来の
焼結式電極に比べると焼結の進行が極めて緩慢であるか
ら長期にわたって良好な性能を維持するのである。
いるニッケル粉末を主体とする層は、電池の作動温度と
して好ましい６００〜７００℃に昇温する際に、内部に
存在している結着剤は、分解し結着剤の機能は失ってし
まう。したがってこれら結着剤の役割は、電極の電池組
立て前までの操作中での強度を持たせるだめのものであ
る。したがって、このように加熱によシ結着の機能は失
ってし壕うが、今度は、この作動温度でゆっくシと焼結
が始まり、これによって電極としての強度が十分になシ
、また、高温度での焼結を行なっていないので、従来の
焼結式電極に比べると焼結の進行が極めて緩慢であるか
ら長期にわたって良好な性能を維持するのである。
このように本発明では、燃料極として働き、しかも６０
０〜７００ ’Ｃで軽く焼結する材料であれ ゛ば、た
とえばステンレス鋼系の粉末も使いうるが、性能、耐食
性などの点でニッケルが最もよい。また、焼結の進行を
抑制する目的で提案されているＯｒ、Ｚｒ、ムｌあるい
はこれらの酸化物の添加については、従来の焼結式電極
はどには必要としないが、添加すればそれだけの効果は
ある。
０〜７００ ’Ｃで軽く焼結する材料であれ ゛ば、た
とえばステンレス鋼系の粉末も使いうるが、性能、耐食
性などの点でニッケルが最もよい。また、焼結の進行を
抑制する目的で提案されているＯｒ、Ｚｒ、ムｌあるい
はこれらの酸化物の添加については、従来の焼結式電極
はどには必要としないが、添加すればそれだけの効果は
ある。
実施例の説明
カーボニルニッケル粉末５００ｇとポリエチレン粉末４
０ｇを十分混合し、これにカルボキシメチルセルロース
の２重量％水溶液を加えてペースト状にする。
０ｇを十分混合し、これにカルボキシメチルセルロース
の２重量％水溶液を加えてペースト状にする。
このペーストを厚さ０．１１１１１ｊｌ、孔径２．０鯖
、孔間隔２．５１ＲＭのニッケル製のパンチングメタル
の両面に塗着し、１．３ＭＭのスリット間を通して表面
を乎滑にする。これを１０ＯＫり／ ｃｉの圧力で軽く
加圧し、ついで１４０’Ｃで２０分間加熱して、加えた
ポリエチレンを溶解させる。この加熱時の雰囲気は空気
中でよい。
、孔間隔２．５１ＲＭのニッケル製のパンチングメタル
の両面に塗着し、１．３ＭＭのスリット間を通して表面
を乎滑にする。これを１０ＯＫり／ ｃｉの圧力で軽く
加圧し、ついで１４０’Ｃで２０分間加熱して、加えた
ポリエチレンを溶解させる。この加熱時の雰囲気は空気
中でよい。
このような簡単な工程で得られたニッケル多孔体をその
まま電池に組み込む。なお、この”−ｙケル多孔体は充
分な強度を有していて、取扱い中に破損などの現象はま
ったく認められない。
まま電池に組み込む。なお、この”−ｙケル多孔体は充
分な強度を有していて、取扱い中に破損などの現象はま
ったく認められない。
この電極を燃料極とし、酸化極には、公知のリチウム化
したニッケル酸化物からなる多孔体を用いる。また、電
解質およびその保持体としては、炭酸リチウムと炭酸カ
リウムとの混合塩を６５重縫チ、アルミン酸リチウム粉
末４６重量％を含むペーストタイプの構造のものを用い
た。
したニッケル酸化物からなる多孔体を用いる。また、電
解質およびその保持体としては、炭酸リチウムと炭酸カ
リウムとの混合塩を６５重縫チ、アルミン酸リチウム粉
末４６重量％を含むペーストタイプの構造のものを用い
た。
燃料ガスとしては、水素８０％、炭酸ガス２０％、酸化
剤としては、空気６６％、炭酸ガス３６チの混合気体を
それぞれ用いた。なお、いずれも容積比である。また、
作動温度は６５０〜６６０’Ｃである。
剤としては、空気６６％、炭酸ガス３６チの混合気体を
それぞれ用いた。なお、いずれも容積比である。また、
作動温度は６５０〜６６０’Ｃである。
前記の本発明による燃料極を用いた電池をムとし、比較
のために、ムと同じカーボニルニッケルに、過焼結の抑
制のためにＯｒを重量比で２０％加えた粉末を用い、Ａ
と同じパンチングメタルを芯材とし、水素中で８５０
’Ｃで１６分間焼結した公知の焼結式電極を用いた電池
をＢとする。
のために、ムと同じカーボニルニッケルに、過焼結の抑
制のためにＯｒを重量比で２０％加えた粉末を用い、Ａ
と同じパンチングメタルを芯材とし、水素中で８５０
’Ｃで１６分間焼結した公知の焼結式電極を用いた電池
をＢとする。
第１図は、これら電池ム、Ｂの運転２００時間（１，ｏ
ｏ ｍＡ／ｄ連続放電）後に調べた電流−電圧特性で
ある。図よシ明らかなように、本発明のような焼結工程
を加えない簡単な方法による燃料極を用いても、初期に
おける特性は従来の焼結式に比べて少なくとも劣ること
はないことがわかる。 ゛つぎに第２図は、各電池を１
ｏ ｏ ｍ Ａ／′Ｃ１ｉ の電流密度で連続放電した
際の電圧一時間特性を示す。
ｏ ｍＡ／ｄ連続放電）後に調べた電流−電圧特性で
ある。図よシ明らかなように、本発明のような焼結工程
を加えない簡単な方法による燃料極を用いても、初期に
おける特性は従来の焼結式に比べて少なくとも劣ること
はないことがわかる。 ゛つぎに第２図は、各電池を１
ｏ ｏ ｍ Ａ／′Ｃ１ｉ の電流密度で連続放電した
際の電圧一時間特性を示す。
作動時間３６００時間で、電池ムでは燃料極に起因した
電圧低下は極めて少ないのに対して、電池Ｂではゆっく
りした低下が認められ、本発明の寿命向上への効果は明
らかである。その理由としては、本発明の燃料極では、
この作動中での軽い焼結で電極が働いているので、公知
の焼結体のようにすでに高温度で十分焼結した場合と異
なり、過焼結か極めてゆっくシ進むのみであることがあ
げられる。つまり、焼結が進み過ぎると多孔度、孔径と
も小さくなシ、気体や電解質の拡散が阻害され、また、
電極と電解質と気体による三相帯も減少し、性能が劣化
するが、本発明によるものでは作動時での焼結の進み過
ぎを抑制して長寿命グの溶融塩燃料電池用燃料極を得る
ことができる。
電圧低下は極めて少ないのに対して、電池Ｂではゆっく
りした低下が認められ、本発明の寿命向上への効果は明
らかである。その理由としては、本発明の燃料極では、
この作動中での軽い焼結で電極が働いているので、公知
の焼結体のようにすでに高温度で十分焼結した場合と異
なり、過焼結か極めてゆっくシ進むのみであることがあ
げられる。つまり、焼結が進み過ぎると多孔度、孔径と
も小さくなシ、気体や電解質の拡散が阻害され、また、
電極と電解質と気体による三相帯も減少し、性能が劣化
するが、本発明によるものでは作動時での焼結の進み過
ぎを抑制して長寿命グの溶融塩燃料電池用燃料極を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は燃料電池の電流−電圧特性の比較を示す図、第
２図は連続放電時の電圧の比較を示す図である。
２図は連続放電時の電圧の比較を示す図である。
Claims (1)
- （１）導電性の多孔体の少なくとも一方の面に、ニッケ
ル粉末を主表し、これに結着剤を加、えてペースト状に
したものを塗着し、焼結工程を経ずに電池に組込むこと
を特徴とする溶融塩燃料電池用燃料極の製造法。 （２１導％ｌＥの多孔体が、スクリーン、エキスバンド
メタルまたはパンチングメタルである特許請求の範囲第
１項記載の溶融塩燃料電池用燃料極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59010427A JPS60154467A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 溶融塩燃料電池用燃料極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59010427A JPS60154467A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 溶融塩燃料電池用燃料極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154467A true JPS60154467A (ja) | 1985-08-14 |
| JPH0570265B2 JPH0570265B2 (ja) | 1993-10-04 |
Family
ID=11749851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59010427A Granted JPS60154467A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 溶融塩燃料電池用燃料極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154467A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0714146A1 (en) * | 1994-11-09 | 1996-05-29 | ENERGY RESEARCH CORPORATION (a Corporation of the State of New York) | Fuel cell anode and fuel cell |
| KR101311786B1 (ko) * | 2007-12-21 | 2013-09-25 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 용융탄산염 연료 전지용 전극의 제조 방법 |
-
1984
- 1984-01-24 JP JP59010427A patent/JPS60154467A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0714146A1 (en) * | 1994-11-09 | 1996-05-29 | ENERGY RESEARCH CORPORATION (a Corporation of the State of New York) | Fuel cell anode and fuel cell |
| KR101311786B1 (ko) * | 2007-12-21 | 2013-09-25 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 용융탄산염 연료 전지용 전극의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0570265B2 (ja) | 1993-10-04 |
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