JPS6072172A - Manufacture of electrolyte tile for fuel cell - Google Patents

Manufacture of electrolyte tile for fuel cell

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JPS6072172A
JPS6072172A JP58181485A JP18148583A JPS6072172A JP S6072172 A JPS6072172 A JP S6072172A JP 58181485 A JP58181485 A JP 58181485A JP 18148583 A JP18148583 A JP 18148583A JP S6072172 A JPS6072172 A JP S6072172A
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JP
Japan
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wood pulp
electrolyte
lithium aluminate
sheet
porosity
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中村 淳次
Ikumasa Nishimura
西村 生真
Goro Saito
悟朗 斉藤
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain porous ceramics having high strength, high porosity, and labyrinthine fine pores by burning a sheet obtained by adding wood pulp as fibrous material to gamma-lithium aluminate powder. CONSTITUTION:gamma-lithium aluminate crushed to powder having a particle size of 20mu or less is used as sintering inorganic material. Wood pulp is selected from among various organic fibrous materials to increase function of reinforcing material and porosity. The adding amount of wood pulp is limited to 3-15wt% to the total weight of dried sheet which is not sintered yet. For burning, temperature is increased at a rate of 50-200 deg.C/h from room temperature to 1,000- 1,400 deg.C during which wood pulp is burned and vaporized, and labyrinthine fine pores are formed, then lithium aluminate is sintered. Sintering is continued at 1,000-1,400 deg.C for 1-3hr. Eutectic electrolyte is impregnated to gamma-lithium aluminate porous sheet at 500-650 deg.C to obtain an electrolyte tile for fuel cell.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料電池用電解質タイルの製造方法に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing electrolyte tiles for fuel cells.

従来の燃料電池用電解質タイルのセラミックス多孔質体
としては、各々気孔の性状は異なるが、素焼きの陶器や
発泡性ガラスのセラミックスやセラミックスフオームが
ある。しがし、これらは燃料電池用電解質タイルとして
使用するセラミックスとして、セラミックスに要求され
る硬さや緻密さに欠けている。また、気孔部に各種の無
機物質や電解質を充填して使用する場合に、イオン通過
性、電子伝導性が不足するものががなりある。また、イ
オン通過性、電子伝導性は満足しても、気孔に充填した
各種の無機物質や電解質が気孔部かう流失してしまう欠
点あるいはセラミックスの・N格だけでは、十分な強度
がでないという欠点を持つものが多かった。
Conventional porous ceramic materials for electrolyte tiles for fuel cells include unglazed pottery, foamed glass ceramics, and ceramic foam, although each type has different pore properties. However, these ceramics lack the hardness and fineness required of ceramics for use as electrolyte tiles for fuel cells. Furthermore, when the pores are filled with various inorganic substances or electrolytes, some may lack ion permeability and electron conductivity. In addition, even if ion permeability and electron conductivity are satisfied, various inorganic substances and electrolytes filled in the pores may be washed away through the pores, or the N rating of ceramics alone may not have sufficient strength. Many had.

更に、セラミックスのシートを作る場合に、抄紙方法を
用いないで作る方法が、射出成形法、押出成形法、静水
圧プレス法等としである。しかし、こり、らの方法では
、50cm平方以上の大面積のセラミックスシートを作
ると、表面が、割れたり、ソツたりして均一なものとな
らない。
Furthermore, when making ceramic sheets, there are methods such as injection molding, extrusion molding, and isostatic pressing that do not use papermaking methods. However, when using the method of Kori, et al., when a ceramic sheet with a large area of 50 cm square or more is made, the surface will crack or loosen and will not be uniform.

また、従来、多孔質焼結体の作り方で、焼結性物質の粉
体としてのα−アルミナに、繊維質として木材パルプを
51〜70重量%添加して得たシート状物を焼成するこ
とにより、薄くて緻密な多孔質体を得る方法がある。し
がし、この方法では、高い気孔率を得るために、木材パ
ルプの含有量が多(、しかも、α−アルミナを使用して
いるため、焼結物質を得るのに、i、’500〜160
00Gの高温で焼成する必要があった。
Conventionally, in the method of making a porous sintered body, a sheet-like material obtained by adding 51 to 70% by weight of wood pulp as a fibrous material to α-alumina as a powder of a sinterable substance is fired. There is a method to obtain a thin and dense porous body. However, in this method, in order to obtain a high porosity, the content of wood pulp is high (and since α-alumina is used, it is necessary to 160
It was necessary to fire at a high temperature of 00G.

本発明では、前記のような欠点を除去し、あるいはこれ
らの欠点を袖なうのに十分な、緻密で強度があり、気孔
率が高(、細孔の迷路のようになっているセラミックス
の多孔質体を製造する方法として、焼結性無機物質とし
て、τ−リチウムアルミネートで粒径が20μ以下のも
のを使用し、木材パルプの添加量を6〜15重量%と少
量にして、アルミナを使用する方法より低温で焼結可能
とし、気孔率が、焼結物の全体積の40〜80%である
ような燃料電池用電解質タイルの製造方法である。
In the present invention, we have developed a ceramic material that is dense, strong, and has a high porosity (like a labyrinth of pores) that is sufficient to eliminate or overcome the above-mentioned drawbacks. As a method for producing a porous body, τ-lithium aluminate with a particle size of 20μ or less is used as the sinterable inorganic material, and the amount of wood pulp added is as small as 6 to 15% by weight. This is a method for producing electrolyte tiles for fuel cells that can be sintered at a lower temperature than the method using the sintered material, and has a porosity of 40 to 80% of the total volume of the sintered product.

燃料電池用電解質タイルとしては、アルミナが緻密質で
電気絶縁性等に優れている。しかしながら、アルミナは
電解質として使用する炭酸リチウムと反応し、リチウム
アルミネートに変ってしまう。そこで、本発明では、リ
チウムアルミネートの中で一番安定な構造であるr I
Jチウムアルミネートを製造し、これを焼結性無機物質
として使用する。
As an electrolyte tile for fuel cells, alumina is dense and has excellent electrical insulation properties. However, alumina reacts with lithium carbonate used as an electrolyte and turns into lithium aluminate. Therefore, in the present invention, rI, which has the most stable structure among lithium aluminates,
J thium aluminate is produced and used as the sinterable inorganic material.

以下さらに詳細知説明すれば、焼結性無機物質として、
r−リチウムアルミネートを粉砕し、粒径を20μ以下
にして使用し、補強材としての機能と気孔率を上る目的
で、各種の有機繊維質の中から木材パルプを選択し、木
材パルプの添加量を焼結前の乾燥時のシート全重量に対
して3〜15重量%とじている。
To explain in more detail below, as a sinterable inorganic substance,
The r-lithium aluminate is crushed to a particle size of 20μ or less, and wood pulp is selected from various organic fibers and wood pulp is added in order to function as a reinforcing material and increase the porosity. The amount is limited to 3 to 15% by weight based on the total weight of the sheet when dry before sintering.

焼結物質の製造方法は先ず、3〜15重゛址%の繊維質
と焼結性無機物質との粉体からなる固形分に対して5〜
60倍程度の重量の水を加えて湿式混合し、抄造に適す
る水性スラリーに調整し、凝集剤を添加し凝集させ、抄
造機にて抄造し、シート状、板状に成形する。この成形
物を焼成炉に入れ、酸化雰囲気で焼成する。焼成は、常
温から、木材パルプが焼失気化さねて、細孔で迷路の様
な気孔を造り、その後、リチウムアルミネートが焼結す
る1、 000〜1.400 ℃まで、1時間あたり5
0〜20o°cの昇温速度で昇温し、焼結が行なわれる
1、 OOQ 〜1.400’C;テ1〜3時間焼焼成
性なう。以上のように、r−リチウムアルミネートを使
用することにより、より低温で、しかも、木材バルブ量
が3〜15%程度の添加で、気孔率が大きく、細孔が迷
路のようになった緻密質で強度の大きな燃料電池用電解
質タイルが製造可能となる。
The method for producing the sintered material begins with a solid content of 3 to 15% by weight of fibrous material and a powder of sinterable inorganic material.
Approximately 60 times the weight of water is added and wet-mixed to prepare an aqueous slurry suitable for papermaking, a flocculant is added to cause agglomeration, papermaking is performed using a papermaking machine, and the slurry is formed into a sheet or a plate. This molded product is placed in a firing furnace and fired in an oxidizing atmosphere. Firing is carried out at a rate of 5 degrees per hour from room temperature to 1,000-1,400 degrees Celsius, where the wood pulp burns out, vaporizes, creates a labyrinth-like pore, and then sinters the lithium aluminate.
Sintering is carried out by increasing the temperature at a rate of 0 to 20°C. As described above, by using r-lithium aluminate, it is possible to create a dense structure with a large porosity and a maze of pores at a lower temperature and with the addition of about 3 to 15% of wood bulbs. It becomes possible to manufacture high quality and strong electrolyte tiles for fuel cells.

以下に本発明の具体的な実施例を述べる。なお、組成は
全てN =、比である。
Specific examples of the present invention will be described below. Note that all compositions are N = ratio.

〈実施例1〉 (5)試料の調整 (I3)凝集剤 207那 21程度の容器に水i、 o o o部と水利パルプ5
部を入れ、20分はど攪拌して水に十分分散させて、そ
こへ1.− IJチウムアルミネー)30部を加えて1
分はど攪拌し、水性スラリーを作る。その中へあらかじ
め作っておいた硫酸バンド(15%水溶液)を3Q部加
えて2分はど攪拌し、pHが4以下になったことをPH
試験紙で確認して、これもあらかじめ作っておいたポリ
アクリルアミド高分子凝集剤(サンポリN−5ooの0
2%水浴液)を20部添加し、1分はど攪拌して凝集さ
せる。
<Example 1> (5) Sample preparation (I3) In a container containing about 207 to 21 parts of flocculant, 1 part of water and 5 parts of water pulp.
of water, stir for 20 minutes to fully disperse it in water, and add 1. - Add 30 parts of IJ thium alumina) to 1
Stir thoroughly to make an aqueous slurry. Add 3Q parts of sulfuric acid band (15% aqueous solution) prepared in advance into the solution, stir for 2 minutes, and check that the pH has become 4 or less.
Confirmed with test paper, this was also a pre-made polyacrylamide polymer flocculant (Sunpoly N-5oo 0.
Add 20 parts of 2% water bath solution) and stir for 1 minute to coagulate.

以上のようにして凝集した試料は、抄造機で抄造して1
o〜60σ角で、1〜5nrrn厚のシート状になる。
The sample agglomerated in the above manner is made into a paper using a paper making machine.
It forms a sheet with an angle of o to 60σ and a thickness of 1 to 5 nrrn.

これを乾燥した後に電気炉に入れて、酸化雰囲気中で、
必要ならば空気を流しながら、常温から、100°C/
 I−Iの速度で加熱し、木材パルプが焼失気化されて
、細孔で迷路の様な気孔ができ、その後、リチウムアル
ミネートが焼結する1、 300°Cまで昇温し、電気
炉の温度が1.300℃になったら、この温度で2時間
保持して、r−リチウムアルミネートを焼結させて、気
孔率が58%の燃料電池用電解質タイルを製造した。
After drying this, put it in an electric furnace and put it in an oxidizing atmosphere.
From room temperature to 100°C/100°C, with air flowing if necessary.
Heating at a speed of I-I, the wood pulp is burnt and vaporized to form a labyrinth of pores, and then the temperature is raised to 1,300°C, at which point the lithium aluminate sinters, and heated in an electric furnace. When the temperature reached 1.300° C., it was maintained at this temperature for 2 hours to sinter the r-lithium aluminate, producing a fuel cell electrolyte tile with a porosity of 58%.

〈実施例2〉 (5)試料の調整 (13) 凝集剤 以上の様な組成(5)O13)を用いて、以下は実施例
1と全(同様にしてシート状の燃料電池用電解質タイル
が得られた。
<Example 2> (5) Preparation of sample (13) Using a flocculant with the above composition (5) O13), sheet-shaped fuel cell electrolyte tiles were prepared in the same manner as in Example 1. Obtained.

このようにして得られたセラミックス多孔質体は燃料電
池で用いられる電解質タイルとしての性能に優れ、耐久
性にも優れているものである。
The ceramic porous body thus obtained has excellent performance as an electrolyte tile used in fuel cells and is also excellent in durability.

本発明によれば、薄型で、緻密質で、気孔率が高(、細
孔が迷路のように連続的になったセラミックス多孔質体
が製造される。
According to the present invention, a ceramic porous body that is thin, dense, and has a high porosity (with continuous pores like a labyrinth) is produced.

本発明では、従来の薄型で、気孔のない、緻密質の金属
酸化物を作る方法と発泡性多孔質体を作る方法の両方法
の長所を取入れており、気孔率の調整も木材パルプの添
加量によって自由に変えられる。しかも、セラミックス
フオーム製造における問題の、ポリウレタンによる発泡
を施した後の複雑な処理工程が除去されるので、製造工
程がf;li〕略化される。また、r−リチウムアルミ
ネ−1−ip<使用する事と、少ない木材パルプ量で、
より低温で、緻密で強度の高いセラミックス多孔9j体
がイ()られるため、省エネルギーの効果が生ずる。そ
の上、従来使用できなかった熱による膨張、収縮な繰返
す場所や応力のかかる場所および特に、態別電池用電解
質板のように、熱応力、電気的応力、機械的応力が繰返
しかかる場所への使用が十分可能になる さらに言えば、焼成用のシート状物を成形するのに、抄
造技術を用いるので、均一な厚さのシート状物を連続製
造することが可能であり、その厚さも様々な範囲で実施
可能である。
The present invention incorporates the advantages of both the conventional method of producing a thin, pore-free, dense metal oxide and the method of producing a foamable porous material, and the porosity can also be adjusted by adding wood pulp. It can be changed freely depending on the quantity. In addition, the complicated processing step after foaming with polyurethane, which is a problem in the production of ceramic foam, is eliminated, so the production process is simplified. In addition, by using r-lithium alumina-1-ip and with a small amount of wood pulp,
Since the porous ceramic body 9j, which is dense and strong, is formed at a lower temperature, an energy saving effect is produced. Furthermore, it can be used in places where thermal expansion and contraction occur repeatedly, places where stress is applied, and in particular places where thermal stress, electrical stress, and mechanical stress are applied repeatedly, such as electrolyte plates for electrolyte batteries. Furthermore, since paper-making technology is used to form sheet-like materials for firing, it is possible to continuously manufacture sheet-like materials of uniform thickness, and the thickness can also vary. It is possible to implement within a reasonable range.

特許出願人 凸版印刷株式会社 手続補正書(睦) 1、事件の表示 昭和58年特許願第 181485 号2、発明の名称 燃料電池用電解質タイルの製造方法 3、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都台東区台東1丁目5番1号4、補正の対
象 補 正 明 細 書 1発明の名称 燃料電池用電解質タイルの製造方法 2將許請求の範囲 (1)粒径2oμ以下のγ−リチウムアルミネートの粉
体と木材パルプを水中で混合して抄造に適する水性ヌラ
1)−となし、凝集剤を添加して粉体をパルプに吸着凝
集せしめ、抄造することにより。
Patent Applicant Toppan Printing Co., Ltd. Procedural Amendment (Mutsu) 1. Indication of the case Patent Application No. 181485 of 1981 2. Name of the invention Method for manufacturing electrolyte tiles for fuel cells 3. Person making the amendment Relationship with the case Patent Applicant Address 1-5-1-4 Taito, Taito-ku, Tokyo Subject of Amendment Description 1 Name of the Invention Method for manufacturing electrolyte tiles for fuel cells 2 Scope of Claims (1) Particle size 2oμ or less By mixing the γ-lithium aluminate powder and wood pulp in water to form an aqueous nulla 1) suitable for papermaking, adding a flocculant to adsorb and agglomerate the powder to the pulp, and then producing paper.

焼成前の乾燥全重量に対して3〜15係木材パルプを含
有するシート状もしくは板状の成形物を得、該成形物を
酸化雰囲気中で焼成して木材パルプ分を焼失気化させ、
しかる後、γ−リチウムアルミする燃イ・」電池用型1
9イ質タイルの製造方法。
Obtain a sheet-like or plate-like molded product containing 3 to 15 wood pulp based on the total dry weight before firing, and fire the molded product in an oxidizing atmosphere to burn off and vaporize the wood pulp,
After that, γ-lithium aluminum battery type 1 was prepared.
9. Method of manufacturing quality tiles.

3、明の詳細な説明 関1″ろものである。3. Detailed explanation of Ming Seki 1" is a bastard.

従来の燃料電池用電解質タイル保持体としてのセラミノ
クス多孔質体としては、各,々気孔の性状は異なるが、
素焼きの陶器や発泡性ガラスのセラミンク7やセラミノ
クスフメームがある。しかし、これらは燃料電池用電解
質タイル保育料として使用するセラミツクスとして、セ
ラミツクスに安水される硬さや緻密さに欠けている。ま
た、気孔部に各種の無機物質や電解質を充填して使用1
−ろ場合に、イオン通過性,電子伝導性が不足するもの
がかなりある。また、イオン通過性、電子伝導(1+は
満足しても、気孔に充填した各種の無機物儂や電解質が
気孔部から流失してしまう欠点あるいはセラミツクスの
骨格だけでは,十分な強度かで人C℃゛という欠点を持
つものが多かった。
As for the ceramic porous material used as a conventional electrolyte tile holder for fuel cells, the properties of each pore are different.
There are unglazed pottery and foam glass Ceraminku 7 and Ceraminox Humame. However, these ceramics lack the hardness and fineness required for ceramics used as electrolyte tile nursery materials for fuel cells. It is also used by filling the pores with various inorganic substances and electrolytes.
There are quite a few materials that lack ion permeability and electronic conductivity. In addition, even if ion permeability and electron conductivity (1+) are satisfied, various inorganic substances and electrolytes filled in the pores may be washed away from the pores, or the ceramic skeleton alone may not be strong enough to produce a high temperature Many of them had the following drawbacks.

更に、セラミツクスのシートを作る場合に、抄紙方法を
用(・ないで作る方法が,射出成形法、押出成形法、静
水圧プレス法等としである。しかし、これらの方法では
、30’Cm平方以上の大面積のセラミノクスシートを
作ると,表面が、割れたり、ンノたりして均一なものと
ならない。
Furthermore, when making ceramic sheets, there are methods such as injection molding, extrusion molding, and isostatic pressing that do not use papermaking methods. If a ceramic sheet with a large area as described above is made, the surface will be cracked or cracked and the surface will not be uniform.

また、従来、多孔質焼結体の作り方で、焼結性物質の粉
体としてのα−アルミナに、繊維質として木材パルプを
51〜70重量係添加して得たシート状物を焼成するこ
とにより,薄(て緻密な多孔質体を得ろ方法がある。し
かし、この方法では、高い気孔率を得ろために,木材パ
ルプの含有量が多く、しかも、α−アルミナを使用して
いるため、焼結物質を得るのに、1, 5 0 0〜1
,6oo℃の高温で焼成する必要があった。
Conventionally, in the method of making a porous sintered body, a sheet-like material obtained by adding 51 to 70% by weight of wood pulp as a fibrous material to α-alumina as a powder of a sinterable substance is fired. However, in order to obtain a high porosity, this method requires a high content of wood pulp and also uses α-alumina. 1,500 to 1 to obtain a sintered material
, it was necessary to bake at a high temperature of 60°C.

本発明では、前記のような欠点を除去し、あるいはこれ
らの欠点を補なうのに十分な、緻密で強度があり、気孔
率が高く、細孔の迷路のようになって℃・るセラミツク
スの多孔質体を製造する方法として、焼結性無機物質と
して、γーリチウムアルミネートで粒径が20μ以下の
ものを使用し、木材パルプの添加量を3〜15重量係と
少量にして、アルミナを使用する方法より低温で焼結可
能とし、気孔率が、焼結物の全体積の4o〜80%であ
るようブよ多孔質体を侍,これに電解質成分を含浸する
燃料電池用電解質タイルの製造方法である。
The present invention provides ceramics that are dense, strong, have high porosity, and have a labyrinth of pores that are sufficient to eliminate or compensate for the above-mentioned drawbacks. As a method for producing a porous body, γ-lithium aluminate with a particle size of 20 μm or less is used as the sinterable inorganic material, and the amount of wood pulp added is as small as 3 to 15% by weight. Electrolyte for fuel cells, which enables sintering at a lower temperature than the method using alumina, and impregnates electrolyte components into a porous material with a porosity of 40 to 80% of the total volume of the sintered material. This is a method for manufacturing tiles.

溶融炭酸塩燃料電池用電解質タイルの保育料としては、
アルミナが緻密質で電気絶縁性等に1=Iijれている
。しかしながら、アルミナは燃料電池4の電解質として
使用する炭酸リチウムと反応1,、ソー1一ウムアつミ
ネートに変ってしまう。そこで、本発明では,リチウム
アルミネ−1・の中で一番安定フ.【構造であるγーリ
チウムアルミネー1・を製造し、これを焼結性無機物質
として使用ずろ。
As a nursery material for electrolyte tiles for molten carbonate fuel cells,
Alumina is dense and has electrical insulation properties of 1=Iij. However, alumina reacts with lithium carbonate used as an electrolyte in the fuel cell 4 and turns into an aluminate. Therefore, in the present invention, the most stable lithium alumina 1. [Produce γ-lithium alumina 1 with the structure and use it as a sinterable inorganic material.

以下さらに詳細に説明すれば、焼結性無機物質として,
γーリチウムアルミネートを粉砕し,粒(羊を20μ以
下にして使用し、補強材としての機能と気孔率を上る目
的で、各種の有機繊維質の中から木材パルプを選択し,
木材パルプの添加量を焼結前の乾燥時のシート全重量に
対して6〜15重量係としている。
To explain in more detail below, as a sinterable inorganic substance,
γ-lithium aluminate is crushed and used as grains (sheep) of less than 20μ, and wood pulp is selected from various organic fibers for the purpose of functioning as a reinforcing material and increasing the porosity.
The amount of wood pulp added is 6 to 15% by weight relative to the total weight of the sheet when dry before sintering.

焼結’4’a質の製造方法は先ず、3〜15重量係の繊
維質と焼結性無機物質との粉体がも成る固形分に対して
5〜30倍程度の重量の水を加えてf!]+i式混合し
、抄造に適する水性スラリーに調整し、凝集剤をZ5加
し凝集させ、抄造機にて抄造し、シート状、板状に成形
する。この成形物を焼成炉に入れ、酸化雰囲気で焼成す
る。焼成は、常温から、木材パルプが焼失気化されて、
細孔で迷路の様な気孔を造り、その後、リチウムアルミ
ネートが焼結する1、 000〜1.400℃まで、1
時間あたり50〜200″′Cの昇温速度で昇温し、焼
結が行なわれる1、 000〜1,400°Cで1〜3
時間焼成を行なう。以上のように、r−リチウムアルミ
ネートを使用することにより、より低温で、しかも、木
材パルプ量が6〜15%程度の添加で、気孔率が大きく
、細孔が迷路のようになった緻密質で強度の大きな燃料
電池用電解質タイル用保持材が製造可能となる。
The method for producing sintered '4'a quality is to first add water in an amount of 5 to 30 times the weight of the solid content, which also includes powder of 3 to 15 weight percent fibers and sinterable inorganic substances. Te f! ]+I mixing, adjusting to an aqueous slurry suitable for paper making, adding coagulant Z5 to coagulate, making paper using a paper making machine, and forming into a sheet or plate. This molded product is placed in a firing furnace and fired in an oxidizing atmosphere. Firing involves burning and vaporizing the wood pulp at room temperature.
Create a maze-like pore with pores, then sinter the lithium aluminate from 1,000 to 1,400℃, 1
Sintering is carried out by increasing the temperature at a rate of 50-200''C per hour.1-3 at 1,000-1,400°C.
Perform time baking. As described above, by using r-lithium aluminate, it is possible to achieve a dense structure with a large porosity and a maze of pores at a lower temperature and with the addition of about 6 to 15% of wood pulp. It becomes possible to manufacture a holding material for electrolyte tiles for fuel cells that has high quality and high strength.

前記工程て得られたγ−リチウムアルミネート多孔質体
に共晶組成電解質成分を500°〜650°Cの温度範
囲で含浸することで燃料電池用電解質タイルを得ること
がてきる。
An electrolyte tile for a fuel cell can be obtained by impregnating the γ-lithium aluminate porous body obtained in the above step with a eutectic composition electrolyte component at a temperature range of 500° to 650°C.

以下に本発明の具体的な実施例を述べる。なお。Specific examples of the present invention will be described below. In addition.

組成は全て重量比である。All compositions are by weight.

〈実施例1〉 (A) 試料の調整 (B) 凝集剤 21程度の容器に水i、 o o o部と木材パルプ5
部を入れ、20分はど攪拌して水に十分分散させて、そ
こへ、γ−リチウムアルミネー1・30部を加えて1分
はど攪拌し、水性スラリーを作る。その中へあらかじめ
作っておいた硫酸バント(15%水溶液)を30部加え
て2分はど攪拌し−P■■が4以下になったことをPH
試験紙で確認して、こねもあらかじめ作っておいたポリ
アクリルアミド高分子凝集剤(サンポリN −500の
02%水溶液)を20部添加し、1分はど攪拌して凝集
させる。
<Example 1> (A) Preparation of sample (B) In a container containing about 21 parts of flocculant, 1 part of water and 5 parts of wood pulp
1.30 parts of γ-lithium alumina was added thereto and stirred for 1 minute to form an aqueous slurry. Add 30 parts of sulfuric acid band (15% aqueous solution) prepared in advance into the solution, stir for 2 minutes, and check that -P becomes 4 or less.
Confirm with test paper, add 20 parts of a polyacrylamide polymer flocculant (02% aqueous solution of Sunpoly N-500) prepared in advance, and stir for 1 minute to flocculate.

以上のようにして凝集した試料は、抄造機で抄造して1
0〜30CT+l角で、1〜5wrl厚のシート状にな
る。これを乾燥した後に電気炉に入れて、酸化雰囲気中
で、必要ならば空気を流しながら、常温から、100’
C/Hの速度で加熱し、木材パルプが焼失気化されて、
細孔で迷路のような気孔ができ、その後、リチウムアル
ミネートが焼結する1、 300°Cまで昇温し、電気
炉の温度が1.300℃になったら、この温度で2時間
保持して、γ−リチウムアルミネートを焼結させて、気
孔率が58%の燃料電池用電解質保持材としての多孔質
体を製造した。この多孔質体の曲げ強さは55に2/d
てあった。γ−リチウムアルミネート多孔質に対する共
晶組成電解質融体(475重量係炭酸リチす7 ム52
.5 g量係炭酸カリウム)の含浸は酸化雰囲気中の電
気炉において60℃/Hの昇温速度で550°Cまで到
達させ、550”Cで1時間保持して行った。この工程
で得られた電解質タイルの保」”′を材と電解質の割合
は45:55(重量比)であり、その曲げ強さは1,1
o o 1’−y/ ’citとなって従来知られてい
る値と同等がそれ以上であった。
The sample agglomerated in the above manner is made into a paper using a paper making machine.
It is made into a sheet with 0 to 30 CT+l square and 1 to 5 wrl thickness. After drying, put it in an electric furnace and heat it in an oxidizing atmosphere, with air flowing if necessary, from room temperature to 100'.
Heating at a rate of C/H, the wood pulp is burnt and vaporized,
The pores form a maze of pores, and then the lithium aluminate sinters.The temperature is increased to 1.300°C, and when the temperature of the electric furnace reaches 1.300°C, it is held at this temperature for 2 hours. Then, γ-lithium aluminate was sintered to produce a porous body having a porosity of 58% and used as an electrolyte holding material for a fuel cell. The bending strength of this porous body is 55 2/d
There was. Eutectic composition electrolyte melt for γ-lithium aluminate porous (475% by weight lithium carbonate 7 μm 52
.. Impregnation with 5 g of potassium carbonate was carried out in an electric furnace in an oxidizing atmosphere at a heating rate of 60°C/H to reach 550°C and held at 550"C for 1 hour. The ratio of the electrolyte material to the electrolyte is 45:55 (weight ratio), and its bending strength is 1.1.
o o 1'-y/'cit, which is equivalent to or greater than the conventionally known value.

本実施例の電解質タイルを用いて溶融炭酸塩燃料電池を
構成し、以下の条件で単セル試験を実施した。
A molten carbonate fuel cell was constructed using the electrolyte tile of this example, and a single cell test was conducted under the following conditions.

電極:多孔質ニッケル板 試験温度=65o℃ カソードガヌ:A1r+3o係co2 マノードガス: H2−1−20%co2上記試験条件
において、電流密度が150+n1〜/7の時の電圧は
075■となり、従来例と同等かそれ以上であり、本発
明の燃料電池電解質タイルの有効性が実証された。また
、この単セル試験および別に行ったヒートサイクル試験
でも電解質タイルに欠陥の発生は認められず、本発明の
電解質タイルは耐久性、寿命特性の面でもすぐれている
ことが裏付けられた。
Electrode: Porous nickel plate Test temperature = 65oC Cathode gas: A1r + 3o CO2 Manode gas: H2-1-20% CO2 Under the above test conditions, when the current density is 150+n1 to /7, the voltage is 075■, which is equivalent to the conventional example or higher, demonstrating the effectiveness of the fuel cell electrolyte tile of the present invention. In addition, no defects were observed in the electrolyte tile in this single cell test or a separate heat cycle test, confirming that the electrolyte tile of the present invention is excellent in terms of durability and life characteristics.

〈実施例2〉 A ・試料の調整 「γ−リチウムアルミネート(平均粒径1oμI11)
B 凝集剤 以上のような組成(A)(B)を用いて、以下は実施例
1と全く同様にしてシート状の燃料電池用電解質タイル
が得られた。
<Example 2> A. Sample preparation "γ-lithium aluminate (average particle size 1oμI11)
B. Flocculant A sheet-shaped fuel cell electrolyte tile was obtained in exactly the same manner as in Example 1 using the compositions (A) and (B) as described above.

これの電池出力性能は実施例1の場合と同様であった。The battery output performance of this was similar to that of Example 1.

以上、述べたようにγ−リチウムアルミネート多孔質体
を作る工程は、従来の薄型で、気孔のない、緻密質の金
属酸化物を作る方法と発市性多孔質体を作る方法の両方
法の長所をとり入れており。
As mentioned above, the process of making a γ-lithium aluminate porous body involves two methods: the conventional method of making a thin, pore-free, dense metal oxide, and the method of making a fugitive porous body. It incorporates the advantages of

気孔率の調整も木材パルプの添加量によって任意に制御
できる。1−かもセラミックフオーム製造における問題
の、ポリウレタンによる発泡を施した後の複雑な処理工
程が除去されるので、多孔質体の製造工程が簡略化され
る。また、より低温で。
The porosity can also be arbitrarily controlled by adjusting the amount of wood pulp added. 1- Since the complicated processing step after foaming with polyurethane, which is a problem in the production of ceramic foam, is eliminated, the production process of the porous body is simplified. Also, at lower temperatures.

緻密で強度の高いγ−リチウムアルミネート多’TL質
体が得られるため、省エネルギーの効果が生ずる。
Since a dense and strong γ-lithium aluminate poly'TL body is obtained, an energy saving effect is produced.

さらに1本発明の方法で得たγ−リチウムアルミネート
多孔質体の細孔は迷路のようになっているので、熱応力
にも強(、電解質の含浸性、保持能力がすぐれている。
Furthermore, the pores of the γ-lithium aluminate porous material obtained by the method of the present invention are labyrinth-like, so it is resistant to thermal stress (and has excellent electrolyte impregnation and retention ability).

そして、電解質タイルとしての機械的強度も向上して(
る。
The mechanical strength of the electrolyte tile also improved (
Ru.

したがって1本発明の方法、すなわち抄紙θ;で製造し
た電解質タイルを用いたことによって、電池性能と経済
性にすぐれた溶融炭酸塩燃料電池を構成することができ
た。
Therefore, by using the electrolyte tile manufactured by the method of the present invention, that is, by papermaking θ, it was possible to construct a molten carbonate fuel cell with excellent cell performance and economical efficiency.

この発明によれば、燃料電池用電解質タイルの大型化も
容易であるので、高温型燃料電池の開発促進に寄与する
ところ大である。
According to the present invention, it is easy to increase the size of electrolyte tiles for fuel cells, so it greatly contributes to promoting the development of high-temperature fuel cells.

特許出願人 凸版印刷株式会社 代表者鈴木和夫patent applicant Toppan Printing Co., Ltd. Representative Kazuo Suzuki

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 粒径20μ以下のγ−リチウムアルミネートの
粉体と木材パルプを水中で混合して抄造に適する水性ス
ラリーとなし、凝集剤を添加して粉体なパルプに吸着凝
集せしめ、抄造することにより、焼成前の乾燥全重量に
対して3〜15%木材パルプを含有するシート状もしく
は板状の成形物を得、該成形物を酸化雰囲気中で焼成し
て木材パルプ分を焼失気化させ、しかる後、r−リチウ
ムアルミネートの粉体な焼結させることを特徴とする燃
料電池用電解質タイルの製造方法。
(1) γ-lithium aluminate powder with a particle size of 20μ or less and wood pulp are mixed in water to form an aqueous slurry suitable for papermaking, and a coagulant is added to adsorb and coagulate the powdered pulp to make paper. By this, a sheet-like or plate-like molded product containing 3 to 15% of wood pulp based on the total dry weight before firing is obtained, and the molded product is fired in an oxidizing atmosphere to burn off and vaporize the wood pulp. , and then sintering the powder of r-lithium aluminate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62133676A (en) * 1985-12-06 1987-06-16 Toppan Printing Co Ltd Manufacture of electrolytic tile for molten carbonate type fuel cell
US7234661B2 (en) 2004-07-21 2007-06-26 Shimano Inc. Drag adjustment device for a dual-bearing reel

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