JPS6124151A - 溶融炭酸塩形燃料電池用電極の製造方法 - Google Patents
溶融炭酸塩形燃料電池用電極の製造方法Info
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- JPS6124151A JPS6124151A JP59146311A JP14631184A JPS6124151A JP S6124151 A JPS6124151 A JP S6124151A JP 59146311 A JP59146311 A JP 59146311A JP 14631184 A JP14631184 A JP 14631184A JP S6124151 A JPS6124151 A JP S6124151A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
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- H01M4/88—Processes of manufacture
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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〕
この発明は溶融炭酸塩形燃料電池用電極の製造方法に関
するものである。
するものである。
一般に、この種の燃料電池は、第２図の構成図に示した
部材で構成されている。図において、（１）は燃料側の
ガス流路板であり燃料ガス入口管（５）、出口管（６）
を備えている。（２）は燃料側電極の集電板であり、ガ
ス流路用の貫通孔（３）を備えている。一般にはニッケ
ル系金属が用いられ１〜２ｆｆの厚さである。（４）は
燃料側電極であり、ニッケル系金属粉の焼結体からなる
多孔質電極である。（８）は電解質層と呼ばれ、ＬｉＡ
ｌＯ２を主成分とする多孔質構造体に、Ｌ ｉ ２ Ｃ
ＯＢ ＋ Ｎ２ Ｃ０１などの炭酸塩を混入させたもの
からなっている。（９）は酸化剤側ＷＩｔ極であり、燃
料側電極同様、多孔質な構造を持っている。この酸化剤
側電極はニッケル焼結体を用いる場合と、ＮｉＯ焼結体
を用いる場合があるが、いずれにしろ電池の動作状態で
は、ＮｉＯに少しＬｉ＋イオンが入ったものＮ１ｐ（Ｌ
ｉ”）となっている。ＯＱは酸化剤側電極の集電板であ
り、燃料側電極の集電板と同様の構造をもつステンレス
製のものである。四は酸化剤側のガス流路板であり、酸
化剤ガス入口管α４、出口管α◆を備えている。
部材で構成されている。図において、（１）は燃料側の
ガス流路板であり燃料ガス入口管（５）、出口管（６）
を備えている。（２）は燃料側電極の集電板であり、ガ
ス流路用の貫通孔（３）を備えている。一般にはニッケ
ル系金属が用いられ１〜２ｆｆの厚さである。（４）は
燃料側電極であり、ニッケル系金属粉の焼結体からなる
多孔質電極である。（８）は電解質層と呼ばれ、ＬｉＡ
ｌＯ２を主成分とする多孔質構造体に、Ｌ ｉ ２ Ｃ
ＯＢ ＋ Ｎ２ Ｃ０１などの炭酸塩を混入させたもの
からなっている。（９）は酸化剤側ＷＩｔ極であり、燃
料側電極同様、多孔質な構造を持っている。この酸化剤
側電極はニッケル焼結体を用いる場合と、ＮｉＯ焼結体
を用いる場合があるが、いずれにしろ電池の動作状態で
は、ＮｉＯに少しＬｉ＋イオンが入ったものＮ１ｐ（Ｌ
ｉ”）となっている。ＯＱは酸化剤側電極の集電板であ
り、燃料側電極の集電板と同様の構造をもつステンレス
製のものである。四は酸化剤側のガス流路板であり、酸
化剤ガス入口管α４、出口管α◆を備えている。
ここで燃料側電極および酸化剤側電極の焼結体多孔質構
造を第８図の拡大断面図に示した。電極材料のＮｉある
いはＮｆＯ粒子αＱが焼結し、骨格を形成している。燃
料ガスおよび酸化剤ガスはこの骨格の空隙を通過して反
応点に運ばれる。
造を第８図の拡大断面図に示した。電極材料のＮｉある
いはＮｆＯ粒子αＱが焼結し、骨格を形成している。燃
料ガスおよび酸化剤ガスはこの骨格の空隙を通過して反
応点に運ばれる。
次に、−この種の溶融炭酸塩形燃料電池の動作について
訳明する。燃料電池は、水素などの燃料ガスと空気など
の酸化剤ガスのもつ化傘エネルギーを電気化学的な反応
によって、直接電気エネルギーに変換し、電力を得る装
置である。この電気化学反応を効率良く行なわせるため
に、一般には、多孔質な電極が使われる。
訳明する。燃料電池は、水素などの燃料ガスと空気など
の酸化剤ガスのもつ化傘エネルギーを電気化学的な反応
によって、直接電気エネルギーに変換し、電力を得る装
置である。この電気化学反応を効率良く行なわせるため
に、一般には、多孔質な電極が使われる。
燃料側電極および酸化剤側電極における反応は次の通り
である。
である。
燃料極側 Ｈ２＋Ｃ０１−−＞Ｈ２０＋ＣＯ２＋２ｅ
（１）酸化剤側 Ｃ０２＋＝０２＋２ｅ−４−
ＣＯｉ−（２）燃料極側では、（１）式の様に、燃料の
Ｈ２は、電解質中のＣ０１−と反応し、水と００２と電
子を生成する。
（１）酸化剤側 Ｃ０２＋＝０２＋２ｅ−４−
ＣＯｉ−（２）燃料極側では、（１）式の様に、燃料の
Ｈ２は、電解質中のＣ０１−と反応し、水と００２と電
子を生成する。
この電子は燃料側電極を通して、外部負荷に送られた後
、酸化剤側電極に流れこむ。酸化剤側電極では、この電
子と００２および酸化剤０２からＣｏ１−を生成し、電
解質中に溶解することによって電池反応が進行する。
、酸化剤側電極に流れこむ。酸化剤側電極では、この電
子と００２および酸化剤０２からＣｏ１−を生成し、電
解質中に溶解することによって電池反応が進行する。
従来の燃料電池用電極は第８図のような構造をしている
ので、反応ガスは焼結体骨格の空隙を通過して反応点に
移動せねばならず、拡散抵抗が大きく、′円滑にガスが
供給されないという問題点かあらた。
ので、反応ガスは焼結体骨格の空隙を通過して反応点に
移動せねばならず、拡散抵抗が大きく、′円滑にガスが
供給されないという問題点かあらた。
この発明は上記のような従来のものの問題点を除去する
ためになされたもので、反応ガスを円滑に反応点に供給
することができる溶融炭酸塩形燃料電池用電極を提供し
ようとするものである。
ためになされたもので、反応ガスを円滑に反応点に供給
することができる溶融炭酸塩形燃料電池用電極を提供し
ようとするものである。
この発明の溶融炭酸塩形燃料電池用電極は有機物バイン
ダーとともに電極材料３０〜６０重量％及び直径が６〜
１００μｍ の有機物繊維１〜３５重量％を混合成形し
、これを電極材料の焼結し得る温度で処理し上記物バイ
ンダー及び有機物繊維を気化除去して製造するものであ
る。
ダーとともに電極材料３０〜６０重量％及び直径が６〜
１００μｍ の有機物繊維１〜３５重量％を混合成形し
、これを電極材料の焼結し得る温度で処理し上記物バイ
ンダー及び有機物繊維を気化除去して製造するものであ
る。
〔問題点を解決するための手段の作用〕この発明におけ
る有機物繊維が気化除去後に残る通路が電極の焼結構造
体中に形成され、通気孔となるので、反応ガスを円滑に
反応点に供給できる。
る有機物繊維が気化除去後に残る通路が電極の焼結構造
体中に形成され、通気孔となるので、反応ガスを円滑に
反応点に供給できる。
以下この発明の一実施例について説明する。電極製造法
には乾式法と湿式法があるがここでは有機物バインダー
としてポリ゛ビニルアルコール水溶液を用いた湿式法で
電極を製造した。
には乾式法と湿式法があるがここでは有機物バインダー
としてポリ゛ビニルアルコール水溶液を用いた湿式法で
電極を製造した。
ポリビニルアルコール１０ ｗ’ｔ％水溶！１００ｇに
エチレングリコール２０ｇを加えた有機物バインダー溶
液を用意する。これに有機物ｍ維と電極材料として、こ
こではニッケルパウダー（例えばインコネル社製１２８
番）を加えボールミンを使って混合し均一なスラリーと
する。有機物繊維の混合比としては混合物の全重量に対
し１〜３５％がよくこれより少なければ反応ガスを通過
させるのに有効な通気孔が形成されず、多ければ過度の
通気孔が形成されてしまう。ニッケルの混合比は混合物
の全重量に対し３０〜６０％がよく、これより少なけれ
ばスラリーの粘度が低くなりすぎ、多い場合はスラリー
の粘度が高すぎて成形が困難になる。そこでここでは、
有機物繊維１８重量％、ニッケルパウダー５０重量％、
有機物バインダー３７重量％の組成のものを使う。なお
有機物繊維としては直径５μｍ〜１００μｍ長さ１０μ
ｍ〜５００μｍのものがよく、直径がこれより小さけれ
ば有効な通気孔が形成されず、大きければ過度の通気孔
が形成されてしまう。また長さはこれより短いと流通性
が乏しくなり、長いと製造時工作しにくくなる。ここで
は直径５０μｍ、長さ１００μｍのものを使う。
エチレングリコール２０ｇを加えた有機物バインダー溶
液を用意する。これに有機物ｍ維と電極材料として、こ
こではニッケルパウダー（例えばインコネル社製１２８
番）を加えボールミンを使って混合し均一なスラリーと
する。有機物繊維の混合比としては混合物の全重量に対
し１〜３５％がよくこれより少なければ反応ガスを通過
させるのに有効な通気孔が形成されず、多ければ過度の
通気孔が形成されてしまう。ニッケルの混合比は混合物
の全重量に対し３０〜６０％がよく、これより少なけれ
ばスラリーの粘度が低くなりすぎ、多い場合はスラリー
の粘度が高すぎて成形が困難になる。そこでここでは、
有機物繊維１８重量％、ニッケルパウダー５０重量％、
有機物バインダー３７重量％の組成のものを使う。なお
有機物繊維としては直径５μｍ〜１００μｍ長さ１０μ
ｍ〜５００μｍのものがよく、直径がこれより小さけれ
ば有効な通気孔が形成されず、大きければ過度の通気孔
が形成されてしまう。また長さはこれより短いと流通性
が乏しくなり、長いと製造時工作しにくくなる。ここで
は直径５０μｍ、長さ１００μｍのものを使う。
上記混合物をボールミンを使って、混合した後、ドクタ
ーブレードを使って板状に成形し、５０℃で空気中で乾
燥する。
ーブレードを使って板状に成形し、５０℃で空気中で乾
燥する。
２４時間乾燥した後、水素炉中、ＳＯＯ℃〜１０００℃
の温度でここでは９００℃で焼結すると同時に有機物バ
インダーと有機物繊維を気化除去する。これにより、有
機物繊維が気化除去された部分が通路として残り、通気
孔を持つ溶融炭酸塩形燃料電池用電極を製造できる。以
上のようにして製作された焼結体多孔質電極は、従来の
ものと対比させて考えれば、第１図の拡大断面図に示す
ような構造を持つ。有機物繊維が消失し形成された通気
孔αηが焼結体中に無数に存在し、反応ガスの円滑な移
動が可能となる。このような電極を第２図に示す電池に
組み込んだ場合、ガス流路（７）ｕωを流れる反応ガス
は集結板の貫通孔（３）、Ｑηを通って電極に供給され
、さらに反応ガスは電極内に形成された通気孔ａηを通
って電解質にぬれた電極の反応点に円滑に供給され、電
極反応が起きる。その結果電池内の電気化学反応が効率
良く行なわれるので電池特性も向上する。
の温度でここでは９００℃で焼結すると同時に有機物バ
インダーと有機物繊維を気化除去する。これにより、有
機物繊維が気化除去された部分が通路として残り、通気
孔を持つ溶融炭酸塩形燃料電池用電極を製造できる。以
上のようにして製作された焼結体多孔質電極は、従来の
ものと対比させて考えれば、第１図の拡大断面図に示す
ような構造を持つ。有機物繊維が消失し形成された通気
孔αηが焼結体中に無数に存在し、反応ガスの円滑な移
動が可能となる。このような電極を第２図に示す電池に
組み込んだ場合、ガス流路（７）ｕωを流れる反応ガス
は集結板の貫通孔（３）、Ｑηを通って電極に供給され
、さらに反応ガスは電極内に形成された通気孔ａηを通
って電解質にぬれた電極の反応点に円滑に供給され、電
極反応が起きる。その結果電池内の電気化学反応が効率
良く行なわれるので電池特性も向上する。
なお、上記実施例では直径５０μｍ、長さ１００μｍの
有機物繊維を用いたので、円柱状の通気孔が形成された
が、短小な粒子様のものを用いれば、球状の孔の連結と
して通気孔を確保することができ、同様の効果を奏する
。
有機物繊維を用いたので、円柱状の通気孔が形成された
が、短小な粒子様のものを用いれば、球状の孔の連結と
して通気孔を確保することができ、同様の効果を奏する
。
以上のように、この発明によれば、有機物バインダーと
ともに電極材料３０〜６０重量％及び直径が５〜１００
μｍの有機物ｍ維１〜３５重量％を混合成形し、これを
電極材料の焼結し得る温度で処理し上記有機物バインダ
ー及び有機物繊維を気化除去して製造することにより、
有機物繊維が気化除去後に残る通路が電極の焼結構造体
中に形成されるので、反応ガスの反応点への円滑な供給
が可能な溶融炭酸塩形燃料電池用電極が得られる効果が
ある。
ともに電極材料３０〜６０重量％及び直径が５〜１００
μｍの有機物ｍ維１〜３５重量％を混合成形し、これを
電極材料の焼結し得る温度で処理し上記有機物バインダ
ー及び有機物繊維を気化除去して製造することにより、
有機物繊維が気化除去後に残る通路が電極の焼結構造体
中に形成されるので、反応ガスの反応点への円滑な供給
が可能な溶融炭酸塩形燃料電池用電極が得られる効果が
ある。
第１図はこの発明の一実施例により得られた溶融炭酸塩
形燃料電池用電極を示す拡大断面図、第２図は一般的な
溶融炭酸塩形燃料電池を示す構成図、第８図は従来の溶
融炭酸塩形燃料電池用電極を示す拡大断面図である。 αＱ・・・電極材料、ここではニッケル粒子、Ｑ７）・
・・通気孔 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
形燃料電池用電極を示す拡大断面図、第２図は一般的な
溶融炭酸塩形燃料電池を示す構成図、第８図は従来の溶
融炭酸塩形燃料電池用電極を示す拡大断面図である。 αＱ・・・電極材料、ここではニッケル粒子、Ｑ７）・
・・通気孔 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 有機物バインダーとともに電極材料３０〜６０重量％及
び直径が５〜１００μｍの有機物繊維１〜３５重量％を
混合成形し、これを電極材料の焼結し得る温度で処理し
上記有機物バインダー及び有機物繊維を気化除去して製
造する溶融炭酸塩形燃料電池用電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59146311A JPS6124151A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 溶融炭酸塩形燃料電池用電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59146311A JPS6124151A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 溶融炭酸塩形燃料電池用電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6124151A true JPS6124151A (ja) | 1986-02-01 |
Family
ID=15404806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59146311A Pending JPS6124151A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 溶融炭酸塩形燃料電池用電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6124151A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10862137B2 (en) | 2016-07-25 | 2020-12-08 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing a current collector for a fuel cell, and fuel cell |
-
1984
- 1984-07-13 JP JP59146311A patent/JPS6124151A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10862137B2 (en) | 2016-07-25 | 2020-12-08 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing a current collector for a fuel cell, and fuel cell |
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