JPS6017864A - 溶融塩燃料電池 - Google Patents
溶融塩燃料電池Info
- Publication number
- JPS6017864A JPS6017864A JP58126504A JP12650483A JPS6017864A JP S6017864 A JPS6017864 A JP S6017864A JP 58126504 A JP58126504 A JP 58126504A JP 12650483 A JP12650483 A JP 12650483A JP S6017864 A JPS6017864 A JP S6017864A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- electrolyte body
- lithium
- molten salt
- lithium aluminate
- 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
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
- H01M8/0295—Matrices for immobilising electrolyte melts
-
- Y—GENERAL 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
- 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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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (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
本発明は水素、−酸化炭素などを燃t1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
る高流型溶融塩燃刺′71<池に関する。
気、炭酸ガスなどを酸化剤として、溶融塩を電解質とす
る高流型溶融塩燃刺′71<池に関する。
従来例の構h’2とその問題点
高温型溶融塩燃ネqI電池は高温下での化学反応速度が
大きいことを利用して、高電流密度を得よう2・ −ζ
゛ としたものであり、電解質として高温下でもイオンの移
動が可能である溶融塩、たとえばCO瞥の導電性を有す
る炭酸塩などが用いられている。そして、燃オ会1とし
て水素、酸化剤として空気中の酸素を丹1いてつぎの反
応を行なわせる燃料電池を構成する。
大きいことを利用して、高電流密度を得よう2・ −ζ
゛ としたものであり、電解質として高温下でもイオンの移
動が可能である溶融塩、たとえばCO瞥の導電性を有す
る炭酸塩などが用いられている。そして、燃オ会1とし
て水素、酸化剤として空気中の酸素を丹1いてつぎの反
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t1極側では水素が電
解質のco腎と反応して消費され、反応生成物として水
と炭酸ガスができる。一方、空気極側でd、酸素と炭酸
ガスは電解質へCOスス−形になって消費される。ここ
で燃オ」極1111で生成した炭酸ガスは空気極に供給
して消費されるので全体的にはH2+%02→H20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C0j−イオンの移動のみであり、炭酸ガスは物質
収支」二関力しない。したがって、−に記反応を効率よ
く、長時間、安定した性能で作動出来ることが好丑しい
。これ3゜ らの特性に影響を力える要因として電解質保持体があり
、電解質の保持能力が大きく、電解質に対して安定であ
り、形状の変化も少なく、シかも熱的衝撃に強い事など
が重要である。
解質のco腎と反応して消費され、反応生成物として水
と炭酸ガスができる。一方、空気極側でd、酸素と炭酸
ガスは電解質へCOスス−形になって消費される。ここ
で燃オ」極1111で生成した炭酸ガスは空気極に供給
して消費されるので全体的にはH2+%02→H20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C0j−イオンの移動のみであり、炭酸ガスは物質
収支」二関力しない。したがって、−に記反応を効率よ
く、長時間、安定した性能で作動出来ることが好丑しい
。これ3゜ らの特性に影響を力える要因として電解質保持体があり
、電解質の保持能力が大きく、電解質に対して安定であ
り、形状の変化も少なく、シかも熱的衝撃に強い事など
が重要である。
従来の電解質体はアルミン酸リチウムの微細な粉末と電
解質粉末とを混合し、ホットプレスにより加圧成型した
ペースト型が採用されていた。この種のペースト型電解
質体は500℃以上の高い温度に対する熱的安定性に弱
く、電解質体の変形をおこし、電解質が溶出し電解質の
保持能力を減少さぜる欠点を有している。
解質粉末とを混合し、ホットプレスにより加圧成型した
ペースト型が採用されていた。この種のペースト型電解
質体は500℃以上の高い温度に対する熱的安定性に弱
く、電解質体の変形をおこし、電解質が溶出し電解質の
保持能力を減少さぜる欠点を有している。
この欠点を改良するために繊維状のアルミン酸リチウム
(LiAlO2)単独まだは粉末状のアルミン酸リチウ
ム(L i Al 02 )との混合物からなる電解質
体が提案されている(特許公報66−42106)。繊
維状のアルミン酸リチウムはγ−アルミナ(A1203
)繊維と炭酸リチウムを700℃で16時間反応させテ
ア −LiAl○2繊維を得ている。このγ−LiAl
○2繊維はγ−アルミナ(A1203)繊維より耐食性
には優れているが機械的強度が弱く、シかも高価である
。またγ−アルミナ繊紺jlj体では面1食性(電解質
との反応性が大きい)の点で問題がある。
(LiAlO2)単独まだは粉末状のアルミン酸リチウ
ム(L i Al 02 )との混合物からなる電解質
体が提案されている(特許公報66−42106)。繊
維状のアルミン酸リチウムはγ−アルミナ(A1203
)繊維と炭酸リチウムを700℃で16時間反応させテ
ア −LiAl○2繊維を得ている。このγ−LiAl
○2繊維はγ−アルミナ(A1203)繊維より耐食性
には優れているが機械的強度が弱く、シかも高価である
。またγ−アルミナ繊紺jlj体では面1食性(電解質
との反応性が大きい)の点で問題がある。
発明の目的
そこで、本発明は両者酸化物の利点のみに着目してなさ
れたものであり、その目的とする所は安価、電解質体の
変形お、1:び溶出がなく、電解質の保持力が高く、耐
食性が優れ、長時間安定したペースト型電解質体を1(
することにある。
れたものであり、その目的とする所は安価、電解質体の
変形お、1:び溶出がなく、電解質の保持力が高く、耐
食性が優れ、長時間安定したペースト型電解質体を1(
することにある。
発明の構成
表面をリチウム此処〕」(シた金属酸化物繊維と、アル
ミン酸リチウム(L i A、l 02 )の微細粉末
と電解質となる炭酸塩との混合物をホットプレスによっ
て高温加圧成型してなる電iQイ質体を用いた溶融塩燃
料TF池を提供することにある。
ミン酸リチウム(L i A、l 02 )の微細粉末
と電解質となる炭酸塩との混合物をホットプレスによっ
て高温加圧成型してなる電iQイ質体を用いた溶融塩燃
料TF池を提供することにある。
実施例の説明
本発明の溶融塩燃料電池の電解質体にy刊いる金属酸化
物繊維の拡大図を第1図に、その断面を第2図に示す。
物繊維の拡大図を第1図に、その断面を第2図に示す。
丑だ、この繊維を電解質体に用いた燃料電池を第3図に
示す。第1図おJ:び第2図におz いて、アルミナ繊維(α又はγタイプのA1203)1
の表面でリチウム化処理を行なってアルミン酸リチウム
(LiAIJ○2)層2を形成している。表面にリチウ
ム化処理を行なったアルミナ繊、維にアルミン酸リチウ
ムの微粉末を混合し、さらに溶媒を含む状態でよく混練
し、乾燥した。アルミナ繊維の表面リチウム化反応は、
アルミナとリチウムが化学素論的に反応する量の50係
以下として、しかも、反応時間も約1〜2時間とするこ
とで達成することができる。要するにリチウム化処理が
表面部捷でしか適才ない」;うな条件で行々っだ。
示す。第1図おJ:び第2図におz いて、アルミナ繊維(α又はγタイプのA1203)1
の表面でリチウム化処理を行なってアルミン酸リチウム
(LiAIJ○2)層2を形成している。表面にリチウ
ム化処理を行なったアルミナ繊、維にアルミン酸リチウ
ムの微粉末を混合し、さらに溶媒を含む状態でよく混練
し、乾燥した。アルミナ繊維の表面リチウム化反応は、
アルミナとリチウムが化学素論的に反応する量の50係
以下として、しかも、反応時間も約1〜2時間とするこ
とで達成することができる。要するにリチウム化処理が
表面部捷でしか適才ない」;うな条件で行々っだ。
なお、繊組表面へのアルミン酸リチウムの形成は蒸着、
溶射あるいはメッキでもよい。
溶射あるいはメッキでもよい。
つぎに、リチウム化処理した繊維を含むアルミン酸リチ
ウム40wt%に炭酸塩の電解質60wt%を加え、よ
く混練した後、ホットプレスによって加圧成型してペー
スト型の電解質体とした。電解質としては炭酸リチウム
60wt%と炭酸カリウム60wt%の混合割合からな
るものを用いた。そして第3図に示す燃料電池で性能試
験を行なった。
ウム40wt%に炭酸塩の電解質60wt%を加え、よ
く混練した後、ホットプレスによって加圧成型してペー
スト型の電解質体とした。電解質としては炭酸リチウム
60wt%と炭酸カリウム60wt%の混合割合からな
るものを用いた。そして第3図に示す燃料電池で性能試
験を行なった。
6、−−
電解質体3を介し、て空気@i4と燃料極5があり、空
気極側に目酸化剤ガス室6と金属製の集電体7が設けで
ある。一方、燃イ(・(極側には燃料ガス室8と金属製
の集市1体9があり、前者には酸化剤ガスの供給口1o
と4′J1出]]11、後者には燃料ガスの供給[−1
12とゼ1出口13がある。14d、端板で全体を挾有
1−でいる。空気4f4と燃料極5ばすべて公知の製法
によりつくる。空気極4はリチウムをドープしたニッケ
ル焼結多孔体重イセ収燃料極はクロー1、をドープした
ニッケル焼結多孔体電極である。
気極側に目酸化剤ガス室6と金属製の集電体7が設けで
ある。一方、燃イ(・(極側には燃料ガス室8と金属製
の集市1体9があり、前者には酸化剤ガスの供給口1o
と4′J1出]]11、後者には燃料ガスの供給[−1
12とゼ1出口13がある。14d、端板で全体を挾有
1−でいる。空気4f4と燃料極5ばすべて公知の製法
によりつくる。空気極4はリチウムをドープしたニッケ
ル焼結多孔体重イセ収燃料極はクロー1、をドープした
ニッケル焼結多孔体電極である。
本発明の一実施例の燃料電池Aとアルミナ織糸ff単体
を混在させ/こ従来J1.11の燃料電池B及び、アル
ミン酸リチウムの微粉末との混合物からなる従来型の燃
料?a池Cを各々比較した。作動温度:650℃。
を混在させ/こ従来J1.11の燃料電池B及び、アル
ミン酸リチウムの微粉末との混合物からなる従来型の燃
料?a池Cを各々比較した。作動温度:650℃。
燃料ガス:水素ガス、酸化剤ガス:20〜30係炭酸ガ
スを含イ〒−1″る空気、電極の大きさは試験用として
50陥X60jnm +厚さは0.8〜1.○瑞程度と
しだ。電流密度として100mA/ctlの時の作動試
験結果を第4図に示す。第4図に示す様に発7 ゛。
スを含イ〒−1″る空気、電極の大きさは試験用として
50陥X60jnm +厚さは0.8〜1.○瑞程度と
しだ。電流密度として100mA/ctlの時の作動試
験結果を第4図に示す。第4図に示す様に発7 ゛。
正時間200時間寸でにに特性において大きな差は見ら
れないが、発電時間400時間から1,000時間に達
すと特性において差が認められる。本発明型A ((j
: 1.000時間後でも0,83V/セルの端子主用
を示しているが、従来型Bは0.776V/セル。
れないが、発電時間400時間から1,000時間に達
すと特性において差が認められる。本発明型A ((j
: 1.000時間後でも0,83V/セルの端子主用
を示しているが、従来型Bは0.776V/セル。
Cil) 0.725V /セル寸でに性能、が低下し
ている。
ている。
初期性能から比べるとAが0.02V/セル、Bが0.
07V/セル、Cが0,1■/セル程の割合で低下して
いる。
07V/セル、Cが0,1■/セル程の割合で低下して
いる。
この原因と17て、1ずBは電解質体中のアルミナ繊維
と溶融塩である炭酸リチウムと反応して、機械的強度が
減少し、電解質体の変形により、電解質の漏出が見られ
る。このために電解質体の抵抗が大きくなって、性能が
低下しているものと考えられる。c(/i電解質とアル
ミン酸リチウムの微粉末との混合物から形成されている
ために、高温での動作において、電解質が電解質体から
溶出して、電解質体が変形したり、空間部が発生しやす
いことが、B」:りばさらにひどくおきるために電解質
体の抵抗がより高く々す、Bよりさらに性能の低下が犬
きくな−)ている。発電時間が長く々る程その度合も大
きくなっている。これに対して、本発明の一実廁例の燃
料電池においてはアルミナ繊糸f1の表面に炭酸リチウ
ムと反応しにくいリチウムの化合物を形成させているた
めに、電解質との急激な反応もなり、繊維自体の機械的
強度を保持した′!1である/ヒめ、電解質体の変形も
なく、’Fij解質の溶出も非常に少なくなっている。
と溶融塩である炭酸リチウムと反応して、機械的強度が
減少し、電解質体の変形により、電解質の漏出が見られ
る。このために電解質体の抵抗が大きくなって、性能が
低下しているものと考えられる。c(/i電解質とアル
ミン酸リチウムの微粉末との混合物から形成されている
ために、高温での動作において、電解質が電解質体から
溶出して、電解質体が変形したり、空間部が発生しやす
いことが、B」:りばさらにひどくおきるために電解質
体の抵抗がより高く々す、Bよりさらに性能の低下が犬
きくな−)ている。発電時間が長く々る程その度合も大
きくなっている。これに対して、本発明の一実廁例の燃
料電池においてはアルミナ繊糸f1の表面に炭酸リチウ
ムと反応しにくいリチウムの化合物を形成させているた
めに、電解質との急激な反応もなり、繊維自体の機械的
強度を保持した′!1である/ヒめ、電解質体の変形も
なく、’Fij解質の溶出も非常に少なくなっている。
電解質自体を繊維で強く保持していると共に、アルミン
酸リチウムの微粉末との結合力で電解質の溶出を抑制し
ている。このために電解質を電解質体内に長時間保持さ
ぜることがら性能の低下も非常に少々い。
酸リチウムの微粉末との結合力で電解質の溶出を抑制し
ている。このために電解質を電解質体内に長時間保持さ
ぜることがら性能の低下も非常に少々い。
さらにアルミナ繊、維の表面にのみリチウム化合物で包
囲さぜるので、材料コストが%以下、処理時間の短縮に
もなり、一層のコストダウンが可能となる。
囲さぜるので、材料コストが%以下、処理時間の短縮に
もなり、一層のコストダウンが可能となる。
本実施例では金属酸化物繊維としてアルミナ(a型、γ
型A1203)を用いたが、酸化ケイ素。
型A1203)を用いたが、酸化ケイ素。
酸化マグネシウム、カルシウムなどの物質を含むに利用
できる。寸だ、表面をリチウム化処理した金属酸化物繊
維の量が少ないと効果が低く<、電解質の溶出が見られ
、抵抗値が高くなるので、少なくとも6wt%以」二が
必要である。一方繊維を多量に入れると強度(d向上す
るがコストアップにつながる反面、電解質体の密度を大
きくすることができない、そこでより高密度に電解質を
保持するために、30 w を係までが望ましい。した
がって繊維の計はペースト型電解質体では5〜30wt
%の範囲内で混在したアルミン酸リチウムを用いること
が性能の優れた、長寿命の電解質体を持った燃料電池を
祷ることができる。
できる。寸だ、表面をリチウム化処理した金属酸化物繊
維の量が少ないと効果が低く<、電解質の溶出が見られ
、抵抗値が高くなるので、少なくとも6wt%以」二が
必要である。一方繊維を多量に入れると強度(d向上す
るがコストアップにつながる反面、電解質体の密度を大
きくすることができない、そこでより高密度に電解質を
保持するために、30 w を係までが望ましい。した
がって繊維の計はペースト型電解質体では5〜30wt
%の範囲内で混在したアルミン酸リチウムを用いること
が性能の優れた、長寿命の電解質体を持った燃料電池を
祷ることができる。
発明の効果
以上の様に本発明の溶融塩燃料電池においては電解質体
の強度、変形、電解質の溶出を抑制することにより、高
性能で長時間の発電が可能となり、しかもコストダウン
が図れる。
の強度、変形、電解質の溶出を抑制することにより、高
性能で長時間の発電が可能となり、しかもコストダウン
が図れる。
第1図は、本発明の一実施例の溶融塩燃料電池10゜
における電解質体を形成する表面にリチウム化合物を形
成したアルミナ(A、d203)繊維の拡大図、第2図
は第1図における繊、維の断面図、第3図は、溶融塩燃
料電池の構成図、第4図は、本発明型燃料電池ど従来型
態わ1電池との性能比較図である。 1・・・・・アルミナ繊維、2・・・・・・アルミン酸
リチウム層、3・・・・・・電解質体、4・・・・・・
空気梗、6・・・・・・燃料極。
成したアルミナ(A、d203)繊維の拡大図、第2図
は第1図における繊、維の断面図、第3図は、溶融塩燃
料電池の構成図、第4図は、本発明型燃料電池ど従来型
態わ1電池との性能比較図である。 1・・・・・アルミナ繊維、2・・・・・・アルミン酸
リチウム層、3・・・・・・電解質体、4・・・・・・
空気梗、6・・・・・・燃料極。
Claims (2)
- (1)溶融塩と、表面をリチウム化処理した金属酸化物
繊維とアルミン酸リチウム(L i A lO2)の微
細粉末をt’i/?成要素とする電解質体を具備する溶
融塩燃料電池。 - (2)表面をリチウム化処理した金属酸化物繊維の后は
電解質体に対して6〜30 wt%の範囲であることを
!1ヲ徴とする特許請求の範囲第1項記載の溶融塩燃料
電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58126504A JPS6017864A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 溶融塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58126504A JPS6017864A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 溶融塩燃料電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6017864A true JPS6017864A (ja) | 1985-01-29 |
Family
ID=14936843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58126504A Pending JPS6017864A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 溶融塩燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6017864A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62199859A (ja) * | 1986-02-27 | 1987-09-03 | 株式会社 網太鉄工所 | 漁網の結節方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58155667A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-16 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
-
1983
- 1983-07-12 JP JP58126504A patent/JPS6017864A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58155667A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-16 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62199859A (ja) * | 1986-02-27 | 1987-09-03 | 株式会社 網太鉄工所 | 漁網の結節方法 |
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