JPS601762A - 溶融塩燃料電池用電極の処理方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は水素、−酸化炭素などを燃料とし、酸素、空気
、炭酸ガスなどを酸化剤として、溶融塩を電解質とする
燃料電池用電極に関する。

従来例の構成とその問題点 一般に、溶融塩燃料電池は電解質として高温下でイオン
の移動が可能である溶融塩、たとえば、ＣＯ孟−の導電
性を有する炭酸塩などが用いられている。

そして燃料として水素、酸化剤として空気中の酸素を用
いて、つぎに示すような反応を行なわせる燃料電池を構
成する。

上記反応式から明らかなように燃料極側では水素が電解
質のＣ弯と反応して消費され、反応生成物として水と炭
酸ガスとができる。一方、酸化剤３、− 極側では酸素と炭酸ガスは電解質へＣ０ｊ−の形になっ
て消費される。ここで燃料極側で生成した炭酸ガスは酸
化剤極に供給して消費されるので全体的にはＨ２＋％０
２→Ｈ２ｏの反応式となり、水素と酸素から水が生成す
る。電解質中ではＣＯ２イオンの移動のみであり、炭酸
ガスは物質収支上関与しないことに々る。

したがって、上記反応を効率より徒進させるためには電
極性能の向上と品質の優れた電極製造方法が重要であり
種々の改良が加えられている。

この種の電極において、従来は、リチウム化合物を含有
させた金属または金属酸化物の多孔体を直接電気炉中に
入れ、酸化性雰囲気中で高温熱処理を施して金属とリチ
ウムの複合酸化物を形成していたが、金属または金属酸
化物とリチウムが反応する過程で、電極基板のわん曲、
ひび割れ、または中心部に補強体が入っている場合はそ
の補強体を境にしてはく離するなどの問題点を発生した
。

この現象は品質の安定した電極基板を製造する上におい
て、非常に不都合な事であり、改良が望まれていた。

発明の目的 本発明は還元性ガスを燃料とし、酸化性ガスを酸化剤と
して、溶融塩を電解質とする溶融塩燃料電池用電極の製
造方法を改良し、上記問題点を解消するとともに外形上
品質の安定した電極基板を得ることを目的とする。

発明の構成 本発明は金属単体粉末の結焼多孔体または金属酸化物粉
末よりなる多孔体にリチウム化合物を含浸させた後、乾
燥し、前記多孔体を耐熱性の金属酸化物で包囲して、酸
化性雰囲気中で７００℃以上の温度で熱処理を施こすこ
とを特徴とするものである。

実施例の説明 以下本発明の詳細を実施例によって説明する。

本発明の処理方法による電極基板の断面を第１図に示す
。従来の処理方法と異なる点は前記多孔体基板を耐熱性
の金属酸化物で包囲して、酸化性雰囲気中で７００℃以
上の温度で熱処理を施すこと６ｔ・−−ニラ にある。

第１図において、１は金属粉末の多孔体、２は補強体ト
してステンレス鋼のような耐熱性材料で、ネット状の構
造になっている。３は金属酸化物（酸化アルミニウム）
の粉末である。４は電極基板の固定台として同じような
金属酸化物の多孔体を用いている。

この電極基板を第１図の様な構成で電気炉の中に配置し
た状態が第２図である。第２図において、電気炉５の一
部に空気（酸化剤）取入口６と出口了が設けてあり、電
気ヒータ８で加熱するようになっている。各々の電極基
板９は架台１ｏの上に配置され、その周囲又は上面部に
酸化アルミニウム粉末１１をかぶせている。さらには複
数の電極基板が熱処理できるようにスペーサー１２が設
けである。

第３図は本発明の他の実施例を示すものであり、酸化ア
ルミニウム多孔体１３の間に電極基板１４を配置し、架
台１６の上にのせた構成である。

第４図は従来の処理法で作った時の電極基板の６、・　
・ 形状を比較例として示したものである。すなわち、酸化
アルミニウムなどで包囲せず、電極基板が露出しだ状態
で熱処理をしたものである。酸化アルミニウム多孔体か
らなる架台１６の上に電極基板を配置した所で金属粉末
多孔１７と補強体１８がはくりしたり、基板自体にひび
割れをした所を示している。

次により具体的に説明する。ニッケル、ステンレス鋼の
ネットを介してニッケル粉末よシなる焼結多孔体を公知
の方法で製造し、この焼結多孔体にリチウム化合物を水
溶液の状態で含浸させた後、乾燥する。この操作を数回
性なって電極基板としだ。この電極基板を多孔性の酸化
アルミニウム（Ａ１２０３）板上におき、その周囲を酸
化アルミニウムの粉末で第１図に示すように包囲した。

この状態で第２図に示すよう々配置で空気雰囲気中の電
気炉内において、温度７００℃以上で約３〜５時間熱処
理を行なった。

比較のために従来処理法として、酸化アルミニウムで包
囲しないで、電極基板を露出した状態であり、その他は
同じ条件において熱処理を施し、電極基板の状態を観察
しだ。

その結果、本発明の電極基板は高温熱処理後、わん曲、
ひび割れ、はく離などのトラブルもなく、品質の優れた
ものであった。そして電池用電極として十分な性能が得
られる。これに対して、従来図 処理方法では第４ハに示すようにわん曲・ひび割れ・は
く離々どの現象が発生し、電極基板として使用出来ない
状態であった。この原因は、電極基板にかかる温度分布
の不均一性、電極基板周辺の温度勾配、まだは金属（＝
ツケル）粉末の酸化メリチウムとの反応過程において、
急激に反応するために、反応ガスなどの影響もあって、
上記の様な好ましくない形状になったものと考えられる
。本発明の実施例の処理方法によれば電極基板の周囲に
酸化アルミニウムの粉末で包囲しているために、温度が
均一に伝達され、周辺部との温度勾配が少なく温度分布
も従来製法よりは良くなっていること、また、温度上昇
により全体的に電極基板のニッケル粒子が酸化されるが
酸素供給速度がコントロール（制限）されるので酸化速
度が緩和され、熱的衝撃が少なく、さらには反応ガスの
発生が酸化アルミニウム粉末のために抑制され、急激な
反応に々らない事によるためである。これによって平坦
性を維持した品質の優れた電極基板を製造することがで
きる。

熱処理温度７００℃以下にすると従来処理法においても
わん曲、ひび割れ現象は少ないが、ニッケルの酸化のみ
でリチウムとの反応が少ないために電池としての性能が
非常に悪くなるので、少なくとも金属、または金属酸化
物とリチウムが反応する温度である７００℃以上、好ま
しくは９００〜１２００℃程度の温度が望ましい。なお
、この温度は示差熱分析方法で測定した。

なお、上記実施例においては、金属酸化物として酸化ア
ルミニウムを用いたが、酸化マグネシウム、酸化ケイ素
、酸化ジルコニウムなどの粉末であってもよい。′！！
：た耐熱性の粉末であれば同じ効果力８４らゎ、０きら
い、粉末状外に状とし７、第３図に示すように、通気性
のある板状多孔体の金９を内−ジ 属酸化物であってもよい。壕だ本実施例で用いた様に表
面部を粉末状で包囲し、底面部を板状で配置する方法は
比較的酸素の供給状態も調整できる点で、すなわち、酸
素の雰囲気をうまくコントロールできる点で優れた方法
である。また金属粉末の焼結多孔体を用いたが、金属酸
化物の多孔体を用いることもできる。

発明の効果 以上の様に電極基板を金属酸化物の粉末又は板状多孔体
の少なくともいずれかで包囲した状態で、しかも酸化性
雰囲気中において約７０ｏ℃以上の温度で熱処理するこ
とにより、品質の優れた溶融塩燃料電池特性を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の実施例にかかるものであり
、第１図は電極基板の熱処理前の状態を示す図、第２図
は電極基板を電気炉内へ配置した状態を示す図、第３図
は本発明の異々る実施例における電極基板の熱処理前の
状態を示す図、第４図は本発明の比較例であり、電極基
板の熱処理に１ｏべ−・ よる変形を示す図である。 １・・・・・・金属粉末多孔体、２・・・・・・補強体
、３・・川・金属酸化物粉末、４・・・・・・金属酸化
物の多孔体、６・・・・・・電気炉、８・・・・・・電
気ヒータ、９・・・・・・電極基板、１ｏ・・・・・・
架台、１１・・・・・・酸化アルミ粉末、１２・・・・
・・スペーサー。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名品１
図 、？ 緊３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属単体およびその酸化物の少なくとも一方を含
   む粉末の焼結多孔体にリチウム化合物を含浸させた後、
   乾燥する過程を少なくとも１回有し、前記多孔体を耐熱
   性の金属酸化物で包囲して、酸化性雰囲気中で７００℃
   以上の温度で熱処理することを特徴とする溶融塩燃料電
   池用電極の処理方法。
2. （２）焼結多孔体を包囲する耐熱性の金属酸化物が、酸
   化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化
   ジルコニウムの少なくとも一種の粉末、または板状多孔
   体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   溶融塩燃料電池用電極の処理方法。
3. （３）焼結多孔体を包囲する耐熱性の金属酸化物が前記
   多孔体の底部では板状１表面部では粉末状で前記多孔体
   全体を包囲したことを特徴とする特許２７、 請求の範囲第１項記載の溶融塩燃料電池用電極の処理方
   法。