JPS61161670A - 溶融塩燃料電池 - Google Patents
溶融塩燃料電池Info
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- JPS61161670A JPS61161670A JP60001597A JP159785A JPS61161670A JP S61161670 A JPS61161670 A JP S61161670A JP 60001597 A JP60001597 A JP 60001597A JP 159785 A JP159785 A JP 159785A JP S61161670 A JPS61161670 A JP S61161670A
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- Japan
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- electrode
- fuel
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8605—Porous electrodes
- H01M4/8621—Porous electrodes containing only metallic or ceramic material, e.g. made by sintering or sputtering
-
- H—ELECTRICITY
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- H01M4/00—Electrodes
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- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
- H01M2004/8684—Negative electrodes
-
- H—ELECTRICITY
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
- H01M2004/8689—Positive electrodes
-
- 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
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
- H01M2300/0051—Carbonates
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
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- Inert Electrodes (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、電解質に溶融塩、とくに溶融炭酸塩を用いる
燃料電池に関するものである。
燃料電池に関するものである。
従来の技術
石炭からのガス、天然ガスなど多くの燃料が利用できる
こと、廃熱が高温であるから良質であり、これを利用す
ると総合効率が高いこと、電極に貴金属触媒が不要であ
ることなどから、５００〜７００′Ｃで作動する溶融塩
、とくに炭酸塩を用いる燃料電池が注目されている。
こと、廃熱が高温であるから良質であり、これを利用す
ると総合効率が高いこと、電極に貴金属触媒が不要であ
ることなどから、５００〜７００′Ｃで作動する溶融塩
、とくに炭酸塩を用いる燃料電池が注目されている。
炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸カリ、炭酸ナトリ
ウムなどが取り上げられ、これら混合物がアルミン酸リ
チウム粉末とともに板状に加工されて電解質とし、これ
を燃料極と酸化極の間に固定されて電池が構成される。
ウムなどが取り上げられ、これら混合物がアルミン酸リ
チウム粉末とともに板状に加工されて電解質とし、これ
を燃料極と酸化極の間に固定されて電池が構成される。
燃料極としては、燃料が水素を主とする還元性の気体で
あるから、耐食性の点ではめぐまれでいる。しかし、電
極の一方の面は、高温の溶融炭酸塩に接ｌ！ｌ曵してい
るのであるから、導電性材料であっても限定され、現在
はニッケルを主とする材料が最も一般的である。電極と
しては、焼結法が製造法として考えられ、カーボニルニ
ッケルなど公知の粉末を還元性雰囲気中で芯材とともに
焼結して得られる。
あるから、耐食性の点ではめぐまれでいる。しかし、電
極の一方の面は、高温の溶融炭酸塩に接ｌ！ｌ曵してい
るのであるから、導電性材料であっても限定され、現在
はニッケルを主とする材料が最も一般的である。電極と
しては、焼結法が製造法として考えられ、カーボニルニ
ッケルなど公知の粉末を還元性雰囲気中で芯材とともに
焼結して得られる。
一方の酸化極には、雰囲気が酸化性であるから耐食性に
ついての゛要望はさらに大きく、現状ではリチウムをド
ープした酸化ニッケルからなる多孔体が最も一般的であ
り、あらかじめリチウム化酸化ニアケルを反応により生
成させてから電池に組み込む方式と、ニッケル多孔体を
電池に組み立ててからリチウム化酸化ニッケルに転化す
る方式とが採用されている。
ついての゛要望はさらに大きく、現状ではリチウムをド
ープした酸化ニッケルからなる多孔体が最も一般的であ
り、あらかじめリチウム化酸化ニアケルを反応により生
成させてから電池に組み込む方式と、ニッケル多孔体を
電池に組み立ててからリチウム化酸化ニッケルに転化す
る方式とが採用されている。
発明が解決しようとする問題点
電池は、以上の電解質を中央にして、酸化極と燃料極と
で構成されているが、特性の向上、長寿命化、燃料利用
率の向上などにはなお多くの課題がある。
で構成されているが、特性の向上、長寿命化、燃料利用
率の向上などにはなお多くの課題がある。
その１つが、ガス拡散電極である燃料極や酸化極と電解
質、それに気体とのいわゆる三相帯をいかに多く、シか
も長期に確保するかであり、その他に、気体の利用率を
向上させるために、とくに燃料極で放電により生成する
水と炭酸ガスとが、反応部分からただちに逸散して反応
を妨害しないことも重要である。
質、それに気体とのいわゆる三相帯をいかに多く、シか
も長期に確保するかであり、その他に、気体の利用率を
向上させるために、とくに燃料極で放電により生成する
水と炭酸ガスとが、反応部分からただちに逸散して反応
を妨害しないことも重要である。
これらの問題が、電極や電槽の耐食性の向上、電極と電
解質との均一な接触の確保などの他に必要であシ、ガス
拡散電極の多孔度、厚さの調整。
解質との均一な接触の確保などの他に必要であシ、ガス
拡散電極の多孔度、厚さの調整。
電極材料への添加剤の採用などが提案されていて、一応
の効果はあげているが、なお十分でない。
の効果はあげているが、なお十分でない。
問題点を解決するだめの手段
本発明は、酸化極にはニッケルを主とする多孔体を、ま
た燃料極にはニッケル酸化物を主とする多孔体あるいは
リチウムをドープしたニッケル酸化物を主とする多孔体
を用いることを特徴とする。
た燃料極にはニッケル酸化物を主とする多孔体あるいは
リチウムをドープしたニッケル酸化物を主とする多孔体
を用いることを特徴とする。
作用
本発明は、上記の構成によシ、酸化極及び燃料極を高多
孔度に維持することによって、ガス、電解質、電極とで
形成される三相帯を長期に亘って確保し、作動中での過
焼結を抑制し、反応に必要なガスの供給と酸化極では反
応に不必要な窒素の電極からの散逸、燃料極では電極反
応で生成する水と炭酸ガスが電極の反応近傍から直ちに
逸散してｔｉ反応をスムーズに行わせることにより、す
ぐれた特性を長期間発揮できる溶融塩燃料電池用を提供
する。
孔度に維持することによって、ガス、電解質、電極とで
形成される三相帯を長期に亘って確保し、作動中での過
焼結を抑制し、反応に必要なガスの供給と酸化極では反
応に不必要な窒素の電極からの散逸、燃料極では電極反
応で生成する水と炭酸ガスが電極の反応近傍から直ちに
逸散してｔｉ反応をスムーズに行わせることにより、す
ぐれた特性を長期間発揮できる溶融塩燃料電池用を提供
する。
この場合において、燃料極はニッケル酸化物またはリチ
ウムをドープしたニッケル酸化物の、酸化極はニッケル
のそれぞれ焼結体を用いることがまずあげられる。その
他に、発泡状メタル骨格中にこれら電極材料を充てんし
たものでもよい。いずれにしても、酸化極は、ニッケル
が電池に組み込んで昇温することによシ、空気中の酸素
と電解質中のリチウムによシ、ニッケルがリチウムをド
ープしたニッケル酸化物に転化して高多孔度の多孔体が
形成される。また、燃料極では、ニッケル酸化物あるい
はリチウムをドープしたニッケル酸化物を電池に組み込
んだ後の昇温と燃料として水素を主とする還元性ガスの
供給によシ、単にニッケルの多孔体よりも酸素が還元で
散逸することによシ高多孔度でしかも活性な燃料極が得
られるのである。
ウムをドープしたニッケル酸化物の、酸化極はニッケル
のそれぞれ焼結体を用いることがまずあげられる。その
他に、発泡状メタル骨格中にこれら電極材料を充てんし
たものでもよい。いずれにしても、酸化極は、ニッケル
が電池に組み込んで昇温することによシ、空気中の酸素
と電解質中のリチウムによシ、ニッケルがリチウムをド
ープしたニッケル酸化物に転化して高多孔度の多孔体が
形成される。また、燃料極では、ニッケル酸化物あるい
はリチウムをドープしたニッケル酸化物を電池に組み込
んだ後の昇温と燃料として水素を主とする還元性ガスの
供給によシ、単にニッケルの多孔体よりも酸素が還元で
散逸することによシ高多孔度でしかも活性な燃料極が得
られるのである。
実施例
酸化極、燃料極とも焼結体の場合を実施例として述べる
。
。
カーボニルニッケル粉末を、線径α１８ＭＭのニッケル
線からなる１６メツシユのネットを芯材とし、公知の方
法で水素気流中９６０°Ｃで焼結して多孔度７６％、厚
さ約０．７Ｈのニッケルを主とする焼結体を得る。これ
を酸化極とする。
線からなる１６メツシユのネットを芯材とし、公知の方
法で水素気流中９６０°Ｃで焼結して多孔度７６％、厚
さ約０．７Ｈのニッケルを主とする焼結体を得る。これ
を酸化極とする。
一方力−ボニルニッケル９２重量部にり（ｆｆム粉末８
重量部を加え、これに炭酸リチウム３２重量部を加え、
空気中９００°Ｃで１時間加熱酸化させ、これを粉砕後
に多孔度９５チ、厚さ約１．２ｆｆｌｌ＋１平均孔径１
５０ｍμの発泡状ニッケル板に加圧光てんし、加圧によ
り厚さをＱ、９１１Ｍに調整し、ついで空気中９８０°
Ｃで２時間焼結して燃料極とした。
重量部を加え、これに炭酸リチウム３２重量部を加え、
空気中９００°Ｃで１時間加熱酸化させ、これを粉砕後
に多孔度９５チ、厚さ約１．２ｆｆｌｌ＋１平均孔径１
５０ｍμの発泡状ニッケル板に加圧光てんし、加圧によ
り厚さをＱ、９１１Ｍに調整し、ついで空気中９８０°
Ｃで２時間焼結して燃料極とした。
多孔度は約７８チである。
電解質およびその保持体としては、炭酸リチウムと炭酸
カリウムの混合塩を６２チ、アルミン酸リチウム粉末４
８％（重量比）から成るペーストタイプで、ホットプレ
スにより得られた厚さ１．１屑履のものを用いた。
カリウムの混合塩を６２チ、アルミン酸リチウム粉末４
８％（重量比）から成るペーストタイプで、ホットプレ
スにより得られた厚さ１．１屑履のものを用いた。
このようにして構成した電池を人とし、比較のために、
従来公知のつまり、上記の燃料極を酸化極に、酸化極を
燃料極として用いた電池をＢとした。
従来公知のつまり、上記の燃料極を酸化極に、酸化極を
燃料極として用いた電池をＢとした。
各電池を６５０″Ｃに保ち、燃料として炭酸ガス２０％
を含む水素（容積比）を、同じく酸化剤としては炭酸ガ
ス３０％を含む空気をそれぞれ理論値の２倍と３倍供給
して作動させた。
を含む水素（容積比）を、同じく酸化剤としては炭酸ガ
ス３０％を含む空気をそれぞれ理論値の２倍と３倍供給
して作動させた。
電池ムは、構成直後においては、６５０″Ｃで酸化剤と
燃料を供給しても開路電圧は直ちには上昇しない。しか
し、１時間経過でＢとほぼ同じ１．２Ｖ近くに上昇し、
１００ｍム／ｄの放電では、６時間後にＢと同じになり
、それ以後は若干高くなった。さらに長時間の結果を図
に示す。すなわち、本発明はとくに寿命の向上に対して
効果が大きいので各電池の寿命特性について述べる。図
は、各電池を１ｏｏｍＡ／Ｃｄの電流密度で連続放電し
た際の時間−電圧の関係を示す。作動時間５０００時間
で、本発明の電池ムは比較例のＢよりも低下が少ない。
燃料を供給しても開路電圧は直ちには上昇しない。しか
し、１時間経過でＢとほぼ同じ１．２Ｖ近くに上昇し、
１００ｍム／ｄの放電では、６時間後にＢと同じになり
、それ以後は若干高くなった。さらに長時間の結果を図
に示す。すなわち、本発明はとくに寿命の向上に対して
効果が大きいので各電池の寿命特性について述べる。図
は、各電池を１ｏｏｍＡ／Ｃｄの電流密度で連続放電し
た際の時間−電圧の関係を示す。作動時間５０００時間
で、本発明の電池ムは比較例のＢよりも低下が少ない。
その理由としては、とくに燃料極が、酸化ニッケルある
いはリチウムをドープした酸化ニッケルを電池作動温度
付近で還元して形成しているので、高多孔度であるとと
もに活性な点がまずあげられる０その他に、酸化極も公
知の手段ではあるが、ニッケル多孔体を酸化して製作し
ているので高多孔度を持っていることも理由になってい
る。
いはリチウムをドープした酸化ニッケルを電池作動温度
付近で還元して形成しているので、高多孔度であるとと
もに活性な点がまずあげられる０その他に、酸化極も公
知の手段ではあるが、ニッケル多孔体を酸化して製作し
ているので高多孔度を持っていることも理由になってい
る。
以上のように、電池の作動温度付近で燃料極は還元して
、酸化極は酸化して得られるので、公知のたとえば８０
０〜１ｏｏｏ’ｃに比べて低い温度で処理されるので、
活性であるとともに高多孔体をつくっている。これが電
池の作動時での過焼結を抑制し、長寿命を達成する効果
を有するのである。
、酸化極は酸化して得られるので、公知のたとえば８０
０〜１ｏｏｏ’ｃに比べて低い温度で処理されるので、
活性であるとともに高多孔体をつくっている。これが電
池の作動時での過焼結を抑制し、長寿命を達成する効果
を有するのである。
発明の効果
以上のように本発明の溶融塩燃料電池は、従来に比べて
、作動時間による電圧低下が少なく長寿命になる。
、作動時間による電圧低下が少なく長寿命になる。
図面は異なる電極を用いた溶融炭酸塩燃料電池の電圧の
経時変化を示す図である。
経時変化を示す図である。
Claims (2)
- （１）電解質として溶融塩を用いた燃料電池であって、
酸化極にニッケルを主とする多孔体を、燃料極にニッケ
ル酸化物を主とする多孔体をそれぞれ用いた溶融塩燃料
電池。 - （２）前記燃料極を構成ニッケル酸化物がリチウムをド
ープしてい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 |
|---|---|---|---|
| JP60001597A JPS61161670A (ja) | 1985-01-09 | 1985-01-09 | 溶融塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60001597A JPS61161670A (ja) | 1985-01-09 | 1985-01-09 | 溶融塩燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61161670A true JPS61161670A (ja) | 1986-07-22 |
Family
ID=11505906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60001597A Pending JPS61161670A (ja) | 1985-01-09 | 1985-01-09 | 溶融塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61161670A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100874331B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2008-12-18 | 두산중공업 주식회사 | 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 공기극 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5987767A (ja) * | 1982-11-10 | 1984-05-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 溶融塩型燃料電池電極の製造方法 |
-
1985
- 1985-01-09 JP JP60001597A patent/JPS61161670A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5987767A (ja) * | 1982-11-10 | 1984-05-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 溶融塩型燃料電池電極の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100874331B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2008-12-18 | 두산중공업 주식회사 | 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 공기극 제조방법 |
| US8007859B2 (en) | 2006-12-28 | 2011-08-30 | Boditechmed Inc. | Manufacturing method of electrolyte filled cathode for molten carbonate fuel cell |
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