JPS62147660A - 燃料電池用電極の製作方法 - Google Patents
燃料電池用電極の製作方法Info
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- JPS62147660A JPS62147660A JP60289567A JP28956785A JPS62147660A JP S62147660 A JPS62147660 A JP S62147660A JP 60289567 A JP60289567 A JP 60289567A JP 28956785 A JP28956785 A JP 28956785A JP S62147660 A JPS62147660 A JP S62147660A
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- H01M4/8885—Sintering or firing
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- 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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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型燃料電池用のテープ状電極の製
作方法に係る。
作方法に係る。
（従来技術）
燃料電池は一般に電極反応が遅く、大きな電流密度で電
流を取り出すと電圧が下がってしまうので、電極反応を
早くするため例えば多孔質として電極の表面積を大きく
したり、電極表面に触媒をつけたりする。また温度を高
くすることが有効なので溶融塩や固体電解質を用いてお
およそ６００〜１０００℃で使用する高温燃料電池の開
発も研究されており、この場合には初期の電池性能を保
持するため電極のクリープ強度を高くする必要がある。
流を取り出すと電圧が下がってしまうので、電極反応を
早くするため例えば多孔質として電極の表面積を大きく
したり、電極表面に触媒をつけたりする。また温度を高
くすることが有効なので溶融塩や固体電解質を用いてお
およそ６００〜１０００℃で使用する高温燃料電池の開
発も研究されており、この場合には初期の電池性能を保
持するため電極のクリープ強度を高くする必要がある。
これら燃料電池の電極の一例として本発明に係る溶融炭
酸塩型燃料電池用の電極について説明するに、この電極
は微細なニッケル粉末を焼結した多孔質体であり、電極
の補強のために従来はニッケルまたはステンレス鋼の金
網を裏打ちしたり、或いはテープ状電極の厚さの中央部
に金網を入れていた。
酸塩型燃料電池用の電極について説明するに、この電極
は微細なニッケル粉末を焼結した多孔質体であり、電極
の補強のために従来はニッケルまたはステンレス鋼の金
網を裏打ちしたり、或いはテープ状電極の厚さの中央部
に金網を入れていた。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら補強材の金網を裏打ちしたものは集電板と
金網との接触は点接触となって抵抗が大きくなる等の欠
点があり、また薄いテープ状電極の丁度中心部に金網を
入れることは難しく、金網の片面と他方の面とのニッケ
ル粉の量の差があるときは焼結時に歪が発生し、あるい
は金網自体の歪によって焼結時にテープ状電極は凹凸を
生ずるようになる。
金網との接触は点接触となって抵抗が大きくなる等の欠
点があり、また薄いテープ状電極の丁度中心部に金網を
入れることは難しく、金網の片面と他方の面とのニッケ
ル粉の量の差があるときは焼結時に歪が発生し、あるい
は金網自体の歪によって焼結時にテープ状電極は凹凸を
生ずるようになる。
このような凹凸の発生を防止するのにはテープ状電極に
押さえ板をのせて焼結すればよいのであるが、押さえ板
によって押し付けられたまま焼結が行われるので空隙率
あるいは空孔径が小さくなり、所望の値が得られなくな
る。
押さえ板をのせて焼結すればよいのであるが、押さえ板
によって押し付けられたまま焼結が行われるので空隙率
あるいは空孔径が小さくなり、所望の値が得られなくな
る。
また電極を大型化し、かつ多量生産するためには後述す
るように移動するフィルム上にドクターブレードを用い
て一定厚さにのばしてテープ状に成形する方法が望まし
いが、キャリアフィルム上に金網を一様に張りつけるこ
とは困難である。
るように移動するフィルム上にドクターブレードを用い
て一定厚さにのばしてテープ状に成形する方法が望まし
いが、キャリアフィルム上に金網を一様に張りつけるこ
とは困難である。
本発明は上記のような問題点を解決するため金網を用い
ずにクリープ強度の大きなテープ状の電極を製作する方
法を提供することを目的とする。
ずにクリープ強度の大きなテープ状の電極を製作する方
法を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、燃料電池用のテープ状電極を製作する方法
において、 金属繊維を分散剤を含む溶剤中でほぐして分離しておき
、 電極基材となるニッケル粉またはニッケル合金粉１００
重量部に対して該混合液を金属繊維で３〜１５重景部、
クリープ強度を改良するため金属酸化物粉または合金粉
を５〜２０重量部、結合剤を３〜５重量部を配合し混練
してスラリーとし、該スラリーの溶剤を揮発除去してテ
ープ成形可能な粘度に調整し、 移動するキャリアフィルム上に所要厚さにのばして生テ
ープとすることを特徴とする燃料電池用のテープ状電極
の製作方法 に係る。以下材料の配合割合は特に記載しないかぎり重
量部で表すこととする。
において、 金属繊維を分散剤を含む溶剤中でほぐして分離しておき
、 電極基材となるニッケル粉またはニッケル合金粉１００
重量部に対して該混合液を金属繊維で３〜１５重景部、
クリープ強度を改良するため金属酸化物粉または合金粉
を５〜２０重量部、結合剤を３〜５重量部を配合し混練
してスラリーとし、該スラリーの溶剤を揮発除去してテ
ープ成形可能な粘度に調整し、 移動するキャリアフィルム上に所要厚さにのばして生テ
ープとすることを特徴とする燃料電池用のテープ状電極
の製作方法 に係る。以下材料の配合割合は特に記載しないかぎり重
量部で表すこととする。
本発明において金属繊維は炭酸塩に対して耐食性が高い
ものが好ましく、例えばニッケル、ニッケル合金または
ステンレス鋼の繊維が用いられ、径が太くなるとテープ
の成形が困難になり、また小さな空孔を多数作るために
も径が小さい方がよいので、２〜１００μｍの径で、長
さはおよそ１ｍｍ以下のものが適当である。
ものが好ましく、例えばニッケル、ニッケル合金または
ステンレス鋼の繊維が用いられ、径が太くなるとテープ
の成形が困難になり、また小さな空孔を多数作るために
も径が小さい方がよいので、２〜１００μｍの径で、長
さはおよそ１ｍｍ以下のものが適当である。
これらの市販の金属繊維を使用して解繊機によって表面
活性剤のごとき分散剤の中で繊維をほぐして一木づつに
分離する。
活性剤のごとき分散剤の中で繊維をほぐして一木づつに
分離する。
電極の基材としてはニッケルまたはニッケル合金の粒径
２〜７μｍの粉末を用いる。粉末の径が余り細かいと製
品電極中の空孔が小さすぎ、空隙率が小さくなるので好
ましくなく、また径が大きすぎると空孔が大きくなって
好ましくないので２〜７μｍとするのが良い。
２〜７μｍの粉末を用いる。粉末の径が余り細かいと製
品電極中の空孔が小さすぎ、空隙率が小さくなるので好
ましくなく、また径が大きすぎると空孔が大きくなって
好ましくないので２〜７μｍとするのが良い。
クリープ強度の改善を目的として高温で安定な八１□０
１、 Ｃｒ２Ｏ３あるいは ＬｉＡ１０． のこ′と
き酸化物粉またはＮｉ−Ｃｒ 合金粉を使用する。そ
の量は５〜２０部とし、少なすぎるとクリープ強度の向
上は期待できず、また２０部もあれば充分なのでこれよ
り多く添加することは不経済である。
１、 Ｃｒ２Ｏ３あるいは ＬｉＡ１０． のこ′と
き酸化物粉またはＮｉ−Ｃｒ 合金粉を使用する。そ
の量は５〜２０部とし、少なすぎるとクリープ強度の向
上は期待できず、また２０部もあれば充分なのでこれよ
り多く添加することは不経済である。
結合剤としては一般に使用されているポリビニルブチラ
ール（ＰＶＢ）またはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）
の如き高分子樹脂結合剤を３〜５部混合し、テープ成形
時のスラリーの粘度を上げて成形し易くすると共に、キ
ャリアフィルム上から成形した生フィルムを容易に除去
できるようにする。これが３部以下では結合が不十分で
あり、一方５部以上では成形後の焼結工程で結合剤の除
去が難しくなるので３〜５部とするのがよい。
ール（ＰＶＢ）またはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）
の如き高分子樹脂結合剤を３〜５部混合し、テープ成形
時のスラリーの粘度を上げて成形し易くすると共に、キ
ャリアフィルム上から成形した生フィルムを容易に除去
できるようにする。これが３部以下では結合が不十分で
あり、一方５部以上では成形後の焼結工程で結合剤の除
去が難しくなるので３〜５部とするのがよい。
電極基材に対する金属繊維の量は３部以下では繊維強化
が期待できず、また１５部以上になるとスラリー中で金
属繊維同士が絡み合い易くなって均一に分散し難くなる
ので好ましくない。
が期待できず、また１５部以上になるとスラリー中で金
属繊維同士が絡み合い易くなって均一に分散し難くなる
ので好ましくない。
テープ状電極の成形は第２図に示すような装置によると
好都合である。図においてキャリアフィルム巻出リール
ｌａと巻取り−ル１ｂとの間でキャリアフィルム２が移
動し、スラリー供給室３内のスラリー４はドクターブレ
ード５の刃先とキャリアフィルム２との隙間を通り一定
厚さで、キャリアフィルム２によって供給室外へ運び出
される。
好都合である。図においてキャリアフィルム巻出リール
ｌａと巻取り−ル１ｂとの間でキャリアフィルム２が移
動し、スラリー供給室３内のスラリー４はドクターブレ
ード５の刃先とキャリアフィルム２との隙間を通り一定
厚さで、キャリアフィルム２によって供給室外へ運び出
される。
次いで乾燥室６を通過して乾燥した生テープとなり、右
端の切断機７で所定長さに切断される・（試験例） 分散剤（表面活性剤） １部結合剤（Ｐ
ＶＢ） ５部溶剤（メタノール）
１００部Ｎｉ粉（粒径２〜３μｍ）７
１００部を混合したスラリーを金網を用いず上記の
ごと（してテープ状に成形し、このテープを水素雰囲気
の電気炉で４００〜５５０℃に３時間加熱乾燥したのち
、８００℃Ｘ３０分加熱焼結して溶融炭酸塩型燃料電池
の電極とし、対比材とした。
端の切断機７で所定長さに切断される・（試験例） 分散剤（表面活性剤） １部結合剤（Ｐ
ＶＢ） ５部溶剤（メタノール）
１００部Ｎｉ粉（粒径２〜３μｍ）７
１００部を混合したスラリーを金網を用いず上記の
ごと（してテープ状に成形し、このテープを水素雰囲気
の電気炉で４００〜５５０℃に３時間加熱乾燥したのち
、８００℃Ｘ３０分加熱焼結して溶融炭酸塩型燃料電池
の電極とし、対比材とした。
これを用いて発電実験（６５０℃、２００時間、締付圧
２ｋｇｆ／ｃＪ）に供したところアノード側電極に５０
％のクリープ変形を生じ、不適当であった。
２ｋｇｆ／ｃＪ）に供したところアノード側電極に５０
％のクリープ変形を生じ、不適当であった。
したがってクリープ強度を高めることが必要と判断され
た。
た。
よって分散剤、結合剤、溶剤は前記同様とし、これにス
テンレス鋼繊維（公称１００μｍφ、３００〜５００
ｐｍ長さ）１０部、 Ａｈ（ｈ粉末（粒径６〜１２．５
μｍ） １０部、Ｎｉ粉（粒径２〜３μｍ）１００部
を混合したスラリーをテープ状に成形して本発明に係る
生テープとし、前記試験と同様にして焼結したのち同一
条件で発電実験を行ったところ、クリープ変形は５％で
満足すべき結果が得られた。
テンレス鋼繊維（公称１００μｍφ、３００〜５００
ｐｍ長さ）１０部、 Ａｈ（ｈ粉末（粒径６〜１２．５
μｍ） １０部、Ｎｉ粉（粒径２〜３μｍ）１００部
を混合したスラリーをテープ状に成形して本発明に係る
生テープとし、前記試験と同様にして焼結したのち同一
条件で発電実験を行ったところ、クリープ変形は５％で
満足すべき結果が得られた。
第１図は本製法で製作した電極の断面の組織を示す顕微
鏡写真（１００倍）であり、地はニッケル粉の焼結体で
、白色の塊状または細長い形状に示されるものはステン
レス鋼繊維であって、空孔率はおよそ６０％である。
鏡写真（１００倍）であり、地はニッケル粉の焼結体で
、白色の塊状または細長い形状に示されるものはステン
レス鋼繊維であって、空孔率はおよそ６０％である。
なお発電実験は次の通りであった。電解質板として炭酸
リチウム（ＬｉＣ０１＞ ６２モル％、炭酸カリウム（
Ｋ２ＣＯ３） ３８モル％を含む混合塩６０重量％と
りチュウムアルミネート（ＬｉＡ１０ｚ） ４０重量％
とを含むペースト型のものを用い、燃料ガスとして水素
８０％、ｃｏｚ２０％、酸化剤ガスとして空気７０％、
ＣＯ□３０％を含む混合ガスを用いて、６５０℃で実験
を行い、１５０ｍＡ／ ｃ艷、０．７５Ｖを得たが、対
比材電極はクリープ変形が大きかったため次第に発電性
能が低下した。使用した電極の厚さは燃料極（アノード
）は０．８鶴、酸化剤極（カソード）は０．３５ｍであ
った。
リチウム（ＬｉＣ０１＞ ６２モル％、炭酸カリウム（
Ｋ２ＣＯ３） ３８モル％を含む混合塩６０重量％と
りチュウムアルミネート（ＬｉＡ１０ｚ） ４０重量％
とを含むペースト型のものを用い、燃料ガスとして水素
８０％、ｃｏｚ２０％、酸化剤ガスとして空気７０％、
ＣＯ□３０％を含む混合ガスを用いて、６５０℃で実験
を行い、１５０ｍＡ／ ｃ艷、０．７５Ｖを得たが、対
比材電極はクリープ変形が大きかったため次第に発電性
能が低下した。使用した電極の厚さは燃料極（アノード
）は０．８鶴、酸化剤極（カソード）は０．３５ｍであ
った。
（効果）
以上説明したように本発明の方法では金網を用いず、金
属繊維を骨材として用い、更にクリープ強度を高めるた
め酸化物粉或いは合金粉を混合しであるので、金網をテ
ープ状電極の厚さの中心部に配置する困難が無くなる上
に、金網の両側における不均質或いは金網自体の歪によ
る変形も生じなくなり、連続成形によりテープ状電極を
容易に多量生産することができるようになる。
属繊維を骨材として用い、更にクリープ強度を高めるた
め酸化物粉或いは合金粉を混合しであるので、金網をテ
ープ状電極の厚さの中心部に配置する困難が無くなる上
に、金網の両側における不均質或いは金網自体の歪によ
る変形も生じなくなり、連続成形によりテープ状電極を
容易に多量生産することができるようになる。
そのほかテープ状電極の厚さの精度が向上し、或いは結
合剤が電極の空孔形成剤として作用するので、多孔質電
極を容易に製作することができ、空隙率、空孔径の制御
が容易になるうえに、本発明の方法は燃料電池のアノー
ド、カソードいずれの電極の成形にも適用出来る等その
実用上の効果はきわめて大きい。
合剤が電極の空孔形成剤として作用するので、多孔質電
極を容易に製作することができ、空隙率、空孔径の制御
が容易になるうえに、本発明の方法は燃料電池のアノー
ド、カソードいずれの電極の成形にも適用出来る等その
実用上の効果はきわめて大きい。
第１図は本発明のテープ状電極の断面の組織を示す顕微
鏡写真（ｌ Ｏ０倍）、第２図は生テープ状電極の製作
に便利な装置である。 ２・・・キャリアフィルム、３・・・スラリー供給室、
４・・・スラリー、５・・・ドクターブレード、６・・
・乾燥室、７・・・切断機、８・・・生テープ 出願人代理人 弁理士 鴨志１）次男 第１図 第２図 手 続 補 正 書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和６０年特許願第２８９５６７号 ２、発明の名称 燃料電池用電極の製作方法３、補正
をする者 事件との関係 特許出願人 居所 東京都千代田区大手町二丁目２番１号名称 （０
０９）石川島播磨重工業株式会社４、代 理 人 ■２
３２ 電話 横浜（０４５）７３１−３２５４住所
神奈川県横浜市南区六ツ用−丁目１５４番地手続補正指
令書発送日 昭和６１年３月２５日６、補正により増
加する発明の数 なし７、補正の対象 明細書の
発明の詳細な説明の欄及び８、補正の内容 （１１明細書、第８頁、第８行目「・・・断面の」の次
に「金属」を挿入する。 （２）同、第１Ｏ頁、第２行目「・・・断面の」の次に
「金属」を挿入する。
鏡写真（ｌ Ｏ０倍）、第２図は生テープ状電極の製作
に便利な装置である。 ２・・・キャリアフィルム、３・・・スラリー供給室、
４・・・スラリー、５・・・ドクターブレード、６・・
・乾燥室、７・・・切断機、８・・・生テープ 出願人代理人 弁理士 鴨志１）次男 第１図 第２図 手 続 補 正 書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和６０年特許願第２８９５６７号 ２、発明の名称 燃料電池用電極の製作方法３、補正
をする者 事件との関係 特許出願人 居所 東京都千代田区大手町二丁目２番１号名称 （０
０９）石川島播磨重工業株式会社４、代 理 人 ■２
３２ 電話 横浜（０４５）７３１−３２５４住所
神奈川県横浜市南区六ツ用−丁目１５４番地手続補正指
令書発送日 昭和６１年３月２５日６、補正により増
加する発明の数 なし７、補正の対象 明細書の
発明の詳細な説明の欄及び８、補正の内容 （１１明細書、第８頁、第８行目「・・・断面の」の次
に「金属」を挿入する。 （２）同、第１Ｏ頁、第２行目「・・・断面の」の次に
「金属」を挿入する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 燃料電池用のテープ状電極を製作する方法において、 金属繊維を分散剤を含む溶剤中でほぐして分離しておき
、 電極基材となるニッケル粉またはニッケル合金粉１００
重量部に対して該混合液を金属繊維で３〜１５重量部、
クリープ強度を改良するため金属酸化物粉または合金粉
を５〜２０重量部、結合剤を３〜５重量部配合し混練し
てスラリーとし、該スラリーの溶剤を揮発除去してテー
プ成形可能な粘度に調整し、 移動するキャリアフィルム上に所要厚さにのばして生テ
ープとすることを特徴とする燃料電池用のテープ状電極
の製作方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60289567A JPS62147660A (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 燃料電池用電極の製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60289567A JPS62147660A (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 燃料電池用電極の製作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62147660A true JPS62147660A (ja) | 1987-07-01 |
| JPH0546666B2 JPH0546666B2 (ja) | 1993-07-14 |
Family
ID=17744896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60289567A Granted JPS62147660A (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 燃料電池用電極の製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62147660A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05101832A (ja) * | 1990-03-19 | 1993-04-23 | Inst Of Gas Technol | 炭酸塩燃料電池のアノード |
| JP2007532778A (ja) * | 2004-04-15 | 2007-11-15 | ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム | 金属繊維焼結体の製造方法 |
| JP2007533865A (ja) * | 2004-04-15 | 2007-11-22 | ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム | 金属繊維非焼結体の製造方法 |
| JP2014049270A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Ti:Kk | 燃料電池 |
-
1985
- 1985-12-23 JP JP60289567A patent/JPS62147660A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05101832A (ja) * | 1990-03-19 | 1993-04-23 | Inst Of Gas Technol | 炭酸塩燃料電池のアノード |
| JP2007532778A (ja) * | 2004-04-15 | 2007-11-15 | ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム | 金属繊維焼結体の製造方法 |
| JP2007533865A (ja) * | 2004-04-15 | 2007-11-22 | ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム | 金属繊維非焼結体の製造方法 |
| JP4922921B2 (ja) * | 2004-04-15 | 2012-04-25 | ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム | 金属繊維非焼結体の製造方法 |
| JP2014049270A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Ti:Kk | 燃料電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0546666B2 (ja) | 1993-07-14 |
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