JPS6110945B2 - - Google Patents
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- JPS6110945B2 JPS6110945B2 JP52104967A JP10496777A JPS6110945B2 JP S6110945 B2 JPS6110945 B2 JP S6110945B2 JP 52104967 A JP52104967 A JP 52104967A JP 10496777 A JP10496777 A JP 10496777A JP S6110945 B2 JPS6110945 B2 JP S6110945B2
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
(1) 発明の利用分野
本発明は、燃料電池、水分解装置、金属／空気
（酸素）電池、酸素センサなどの空気電極に関す
るものである。そのうちとくに、固体電解質を用
いた高温電池やセンサの空気電極に関する。 (2) 従来技術 空気電極として従来から公知のものとしては、
室温型電池の場合は、Ag、MnO2などを炭素粉末
と混練し、バインダとしてテフロン分散液などを
用いた、いわゆるテフロン結合型ガス電極が良く
知られている。（例：R.F.Gould編“Fuel Cell
Systems”Am.Chem.Soc.（1965）．）またテフロ
ン結合型で特性が十分でない場合には、空気極触
媒を部分焼結し、いわゆる焼結体電極とすること
もある。 ２〜300℃以上から1000℃近くで用いられる固
体電解質を用いた燃料電池などにおいては、前記
のテフロン結合型電極は、不適当であり、一般に
は、Pt、Pd、Agなどの貴金属触媒のペーストを
塗布焼付け形成するか、SnO2、In2O3などの金属
酸化物を蒸着、CVD（Chemical Vapor
Deposition）などによつて形成していた。 またある場合には金属酸化物を泥状となし、貴
金属触媒の場合と同様に塗布焼付けて形成してい
た。 これらの方法では、貴金属触媒を用いることに
よる高価さの他、金属酸化物の場合にも、プロセ
スが繁雑となることや、触媒膜の固体電解質への
付着強度が小さいこと、外部からのまさつなどの
機械的強度が小さいことなどの問題点があつた。
また、これらの機械的強度の貧弱な故に、寿命の
点でも問題があり、安定した電極とはなりえなか
つた。 (3) 発明の目的 そこで本発明の目的は、金属酸化物を用いたガ
ス電極において、その製法が簡便で、安価で、す
ぐれた機械的強度を有し、かつ触媒本来の特性を
発揮できる長寿命のガス電極を提供することにあ
る。 (4) 発明の総括説明 この目的を達成するために本発明においては、
触媒活性な金属酸化物粉末と該酸化物と分解など
の反応を生じない無機結合剤と適当な溶剤とを混
練し、ペースト状となし、これを固体電解質表面
に、筆、スクリーン印刷、プラズマ溶射などによ
つて塗布し、焼付けた。ガラスの混入によつて、
形成する膜が非多孔性となつてはガス極としての
作用が著しく損われてしまうので、適当な種類、
量、焼付条件などを、触媒物質に応じて選択する
必要がある。 本発明で得られるガス電極は固体電解質を用い
た高温燃料電池や水分解セルや酸素センサの空気
電極として特に有利に利用できるが、本発明に含
まれる触媒強度の向上、簡便な製法などは、他の
ハロゲンガス電極などにおいても応用でき、これ
らの分野も本発明の範囲に包括される。 (5) 実施例 以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明す
る。 実施例 １ 固体電解質としてZrO2−Y2O3モル比が92：８
の安定化ジルコニアを用いた。これを円板状に成
形・焼結し理論密度の95％以上にした試料片に、
LaNiO3と結晶化ガラスの混合ペーストを塗布し
800〜1050℃の範囲で焼きつけた。反対側表面は
白金電極とした。こうして得た試料をH2、pt／
ZrO2−Y2O3／LaNiO3＋ガラス、空気なる電池に
組み上げてその特性を調べた。第１図は異なつた
温度における放電特性を示す。なお安定化ジルコ
ニアの厚みは0.6mmとした。第１図において曲線
１１，１２，１３，１４はそれぞれ動作温度1000
℃、750℃、500℃、300℃における特性を示す。
固体電解質の内部低抗の増大にともない低温とな
るに従つて放電特性は悪くなるが、開回路電圧
は、300〜1000℃においていずれも1.1V〜1.0Vを
示しており、これから電極は燃料極、空気極とも
十分良い電気化学的活性を示すことがわかる。な
お、空気極にptペーストを焼付けたものは、350
℃における開回路電圧は0.5〜0.8Vで焼付温度に
依存して活性が変化するのに対し、LaNiO3＋ガ
ラスの場合は焼付温度を800〜1050℃の範囲で変
えてもほとんど特性の変化はなかつた。 上記と同様の試料によつて塗布焼成した
LaNiO3＋ガラス電極の表面抵抗をガラス量との
関係で調べた。結果を第２図に示す。図からわか
るようにガラスの添加量が多くなると抵抗（Ω／
ロ）が急激に大きくなるのでこの場合は1MΩ／
ロ以下の70ωｔ％が限度である。抵抗の点からい
えば10KΩ／ロ程度以下の30ωｔ％以下がさらに
好ましい。ガラス添加量が少ないと抵抗は小さく
なるが、伝解質との接着強度が弱くなり、外から
のまさつに対して耐性がなくなるので望ましくは
５％程度以上が良い。この量は、ガラス以外の酸
化物でもあまり大きな差はない。 さらに上記と同様の素子において結合剤とし
て、いくつかの材料を調べた。結果を表１に示
す。なお、LaNiO3の結合剤を加えないものの寿
命は約30時間である。
（酸素）電池、酸素センサなどの空気電極に関す
るものである。そのうちとくに、固体電解質を用
いた高温電池やセンサの空気電極に関する。 (2) 従来技術 空気電極として従来から公知のものとしては、
室温型電池の場合は、Ag、MnO2などを炭素粉末
と混練し、バインダとしてテフロン分散液などを
用いた、いわゆるテフロン結合型ガス電極が良く
知られている。（例：R.F.Gould編“Fuel Cell
Systems”Am.Chem.Soc.（1965）．）またテフロ
ン結合型で特性が十分でない場合には、空気極触
媒を部分焼結し、いわゆる焼結体電極とすること
もある。 ２〜300℃以上から1000℃近くで用いられる固
体電解質を用いた燃料電池などにおいては、前記
のテフロン結合型電極は、不適当であり、一般に
は、Pt、Pd、Agなどの貴金属触媒のペーストを
塗布焼付け形成するか、SnO2、In2O3などの金属
酸化物を蒸着、CVD（Chemical Vapor
Deposition）などによつて形成していた。 またある場合には金属酸化物を泥状となし、貴
金属触媒の場合と同様に塗布焼付けて形成してい
た。 これらの方法では、貴金属触媒を用いることに
よる高価さの他、金属酸化物の場合にも、プロセ
スが繁雑となることや、触媒膜の固体電解質への
付着強度が小さいこと、外部からのまさつなどの
機械的強度が小さいことなどの問題点があつた。
また、これらの機械的強度の貧弱な故に、寿命の
点でも問題があり、安定した電極とはなりえなか
つた。 (3) 発明の目的 そこで本発明の目的は、金属酸化物を用いたガ
ス電極において、その製法が簡便で、安価で、す
ぐれた機械的強度を有し、かつ触媒本来の特性を
発揮できる長寿命のガス電極を提供することにあ
る。 (4) 発明の総括説明 この目的を達成するために本発明においては、
触媒活性な金属酸化物粉末と該酸化物と分解など
の反応を生じない無機結合剤と適当な溶剤とを混
練し、ペースト状となし、これを固体電解質表面
に、筆、スクリーン印刷、プラズマ溶射などによ
つて塗布し、焼付けた。ガラスの混入によつて、
形成する膜が非多孔性となつてはガス極としての
作用が著しく損われてしまうので、適当な種類、
量、焼付条件などを、触媒物質に応じて選択する
必要がある。 本発明で得られるガス電極は固体電解質を用い
た高温燃料電池や水分解セルや酸素センサの空気
電極として特に有利に利用できるが、本発明に含
まれる触媒強度の向上、簡便な製法などは、他の
ハロゲンガス電極などにおいても応用でき、これ
らの分野も本発明の範囲に包括される。 (5) 実施例 以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明す
る。 実施例 １ 固体電解質としてZrO2−Y2O3モル比が92：８
の安定化ジルコニアを用いた。これを円板状に成
形・焼結し理論密度の95％以上にした試料片に、
LaNiO3と結晶化ガラスの混合ペーストを塗布し
800〜1050℃の範囲で焼きつけた。反対側表面は
白金電極とした。こうして得た試料をH2、pt／
ZrO2−Y2O3／LaNiO3＋ガラス、空気なる電池に
組み上げてその特性を調べた。第１図は異なつた
温度における放電特性を示す。なお安定化ジルコ
ニアの厚みは0.6mmとした。第１図において曲線
１１，１２，１３，１４はそれぞれ動作温度1000
℃、750℃、500℃、300℃における特性を示す。
固体電解質の内部低抗の増大にともない低温とな
るに従つて放電特性は悪くなるが、開回路電圧
は、300〜1000℃においていずれも1.1V〜1.0Vを
示しており、これから電極は燃料極、空気極とも
十分良い電気化学的活性を示すことがわかる。な
お、空気極にptペーストを焼付けたものは、350
℃における開回路電圧は0.5〜0.8Vで焼付温度に
依存して活性が変化するのに対し、LaNiO3＋ガ
ラスの場合は焼付温度を800〜1050℃の範囲で変
えてもほとんど特性の変化はなかつた。 上記と同様の試料によつて塗布焼成した
LaNiO3＋ガラス電極の表面抵抗をガラス量との
関係で調べた。結果を第２図に示す。図からわか
るようにガラスの添加量が多くなると抵抗（Ω／
ロ）が急激に大きくなるのでこの場合は1MΩ／
ロ以下の70ωｔ％が限度である。抵抗の点からい
えば10KΩ／ロ程度以下の30ωｔ％以下がさらに
好ましい。ガラス添加量が少ないと抵抗は小さく
なるが、伝解質との接着強度が弱くなり、外から
のまさつに対して耐性がなくなるので望ましくは
５％程度以上が良い。この量は、ガラス以外の酸
化物でもあまり大きな差はない。 さらに上記と同様の素子において結合剤とし
て、いくつかの材料を調べた。結果を表１に示
す。なお、LaNiO3の結合剤を加えないものの寿
命は約30時間である。
【表】
これから、空気極材料に対して不活性な結合剤
を選択する必要のあることがわかる。すなわち、
たとえばLaNiO3に対してリン酸アルミニウムを
使用すると、LaNiO3はNiOとLa2O3はさらに分解
して他の物質になつてしまう。したがつて、本願
発明において使用される結合剤は、電極を分解し
たり、あるいは、表面に被膜を形成したりするな
どの反応を生ずるものは好ましくなく、このよう
な反応を生じない結合剤を電極の材料ごとに選択
する必要がある。
を選択する必要のあることがわかる。すなわち、
たとえばLaNiO3に対してリン酸アルミニウムを
使用すると、LaNiO3はNiOとLa2O3はさらに分解
して他の物質になつてしまう。したがつて、本願
発明において使用される結合剤は、電極を分解し
たり、あるいは、表面に被膜を形成したりするな
どの反応を生ずるものは好ましくなく、このよう
な反応を生じない結合剤を電極の材料ごとに選択
する必要がある。
第１図は空気電極を用いた燃料電池の各種温度
における放電特性を示す図、第２図は（LaNiO3
＋ガラス）空気電極の表面抵抗の変化を示す図で
ある。
における放電特性を示す図、第２図は（LaNiO3
＋ガラス）空気電極の表面抵抗の変化を示す図で
ある。
Claims (1)
- １ LaNiO3を主触媒とするガス電極において、
触媒に対し３〜30重量％のZrO2を加えたことを
特徴とするガス電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10496777A JPS5439835A (en) | 1977-09-02 | 1977-09-02 | Gas electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10496777A JPS5439835A (en) | 1977-09-02 | 1977-09-02 | Gas electrode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5439835A JPS5439835A (en) | 1979-03-27 |
| JPS6110945B2 true JPS6110945B2 (ja) | 1986-04-01 |
Family
ID=14394866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10496777A Granted JPS5439835A (en) | 1977-09-02 | 1977-09-02 | Gas electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5439835A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4631264A (en) * | 1984-07-18 | 1986-12-23 | Standard Oil Company (Indiana) | Catalyst and process for preparation of alpha, beta-unsaturated acids |
| GB9214688D0 (en) † | 1992-07-10 | 1992-08-19 | Bp Chem Int Ltd | Olfin hydration catalysts |
-
1977
- 1977-09-02 JP JP10496777A patent/JPS5439835A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5439835A (en) | 1979-03-27 |
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