JPS62259352A - 電極の溶解低下 - Google Patents
電極の溶解低下Info
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- JPS62259352A JPS62259352A JP62031315A JP3131587A JPS62259352A JP S62259352 A JPS62259352 A JP S62259352A JP 62031315 A JP62031315 A JP 62031315A JP 3131587 A JP3131587 A JP 3131587A JP S62259352 A JPS62259352 A JP S62259352A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
Ｊｕセλ土」一
本発明は、電解質セルの電極の少なくとも１つの溶解を
低下させることによってその電解質セルの安定性を高め
る方法と装置に関する。本発明の１つの重要な応用は啓
融炭酸塩燃料電池の電解質をニッケルカソードの溶解を
低下させるように改質することに関する。
低下させることによってその電解質セルの安定性を高め
る方法と装置に関する。本発明の１つの重要な応用は啓
融炭酸塩燃料電池の電解質をニッケルカソードの溶解を
低下させるように改質することに関する。
背景技術
ボルタ電池では化学的な酸化反応と還元反応で起電力が
生じ、それによって化学的エネルギーが電気的エネルギ
ーに直接変換される。炭化水素の化学的エネルギーをガ
ルバニック（ｇａ １ｖａｎｉｃ ） ｆｘ酸化−還元
過程で電気的エネルギーに直接変換するための高＠溶融
炭酸塩燃料電池はこの技術分野で周知である。
生じ、それによって化学的エネルギーが電気的エネルギ
ーに直接変換される。炭化水素の化学的エネルギーをガ
ルバニック（ｇａ １ｖａｎｉｃ ） ｆｘ酸化−還元
過程で電気的エネルギーに直接変換するための高＠溶融
炭酸塩燃料電池はこの技術分野で周知である。
・燃料電池、特に溶融炭酸塩燃料電池は５つの重要部か
ら成る。すなわち、燃料チャンバー、ここには燃料混合
物が供給される；燃料電極、すなわちアノード及びその
集電装置、こ＼ではガス状燃料が電解質中でイオンと反
応してアノード的に酸化される；酸化剤チャンバー、こ
こには酸素含有ガスと二酸化炭素との混合物が供給され
る：酸化剤電極、すなわちカソード及びその集電装置、
ここでは酸素がガルバニック的に還元され、二酸化炭素
と反応して酸素含有アニオンを生成させる；及び電解質
、これはアニオンをカソードからアノードに伝える。ア
ノードバック（ａｎｏｄｅ ｂａｃｋ ）のところで生
成巳だ電子流をカソードに伝え、それによって所望の電
流の流れと電気的バランスをもたらすために外部回路を
設けるこ＆ができる。
ら成る。すなわち、燃料チャンバー、ここには燃料混合
物が供給される；燃料電極、すなわちアノード及びその
集電装置、こ＼ではガス状燃料が電解質中でイオンと反
応してアノード的に酸化される；酸化剤チャンバー、こ
こには酸素含有ガスと二酸化炭素との混合物が供給され
る：酸化剤電極、すなわちカソード及びその集電装置、
ここでは酸素がガルバニック的に還元され、二酸化炭素
と反応して酸素含有アニオンを生成させる；及び電解質
、これはアニオンをカソードからアノードに伝える。ア
ノードバック（ａｎｏｄｅ ｂａｃｋ ）のところで生
成巳だ電子流をカソードに伝え、それによって所望の電
流の流れと電気的バランスをもたらすために外部回路を
設けるこ＆ができる。
性能を安定、高水準に維持するには、電解質と電極の両
者の設計と性質は電池の作動条件下でガス−電解質−電
極界面において高度に効率的でかつ安定化されていなけ
ればならない。典形的な溶融炭酸塩燃料電池はジョー２
・ジェー・ヤング（Ｇｅｏｒｇｅ Ｊ、 Ｙｏｕｎｇ
）編の１燃料電ａ（ＦｕｅｌＣｅｌｌｓ ） ”第７８
〜９３ ｊｊ（１９６０年）ＣＬ／イアホールド◆パブ
リッシング社（ＲｅｉｎｈｏｌｄＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ）） に記載されている
。
者の設計と性質は電池の作動条件下でガス−電解質−電
極界面において高度に効率的でかつ安定化されていなけ
ればならない。典形的な溶融炭酸塩燃料電池はジョー２
・ジェー・ヤング（Ｇｅｏｒｇｅ Ｊ、 Ｙｏｕｎｇ
）編の１燃料電ａ（ＦｕｅｌＣｅｌｌｓ ） ”第７８
〜９３ ｊｊ（１９６０年）ＣＬ／イアホールド◆パブ
リッシング社（ＲｅｉｎｈｏｌｄＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ）） に記載されている
。
融解炭酸塩は、二酸化炭素の作用による分解が起こらず
、また濃度分極（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ）が燃焼
生成物から抜き出された二酸化炭素を酸化剤チャンバー
に供給することによって排除され得ることから、基本的
に高温電池に最もよく合った塩である。電極で起きてい
る化学反応は次の通りである。
、また濃度分極（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ）が燃焼
生成物から抜き出された二酸化炭素を酸化剤チャンバー
に供給することによって排除され得ることから、基本的
に高温電池に最もよく合った塩である。電極で起きてい
る化学反応は次の通りである。
カソード：２ｅ′″＋１／２０． ＋ＣＯ，＋ Ｃ０
５−−アノード：Ｃｏ３−−＋Ｈ２−＋ Ｈ２Ｏ＋Ｃｏ
２＋２８−かくして、酸素アニオンは炭酸アニオンの形
で電解質を通してカソードからアノードに運ばれる。
５−−アノード：Ｃｏ３−−＋Ｈ２−＋ Ｈ２Ｏ＋Ｃｏ
２＋２８−かくして、酸素アニオンは炭酸アニオンの形
で電解質を通してカソードからアノードに運ばれる。
精巧化された溶融炭酸塩燃料電池の電極の配置。
構造及び組成はこの技術分野で周知である。例えば、高
気孔率及び高表面積を保持すべく安定剤を有する。好ま
しい溶融アルカリ金属炭酸塩燃料電池の多孔質アノード
が米国特許第４，２４４６０４号に開示さ瓦ている。こ
の米国特許に記載されるアノードを持つ溶融炭酸塩燃料
′電池における使用には多孔質のニッケルカソードが好
ましい。
気孔率及び高表面積を保持すべく安定剤を有する。好ま
しい溶融アルカリ金属炭酸塩燃料電池の多孔質アノード
が米国特許第４，２４４６０４号に開示さ瓦ている。こ
の米国特許に記載されるアノードを持つ溶融炭酸塩燃料
′電池における使用には多孔質のニッケルカソードが好
ましい。
精巧化された電屏質溝造体も溶融炭酸塩燃料こ池におけ
る使用のために開発されている。改良された溶融炭酸塩
燃料電池の電解質は米国特許第４．００９，３２１号及
び同第４，０７９，１７１号に記載され、高表面積の、
不活性なアルミン酸アルカリ金属１例えばアルミン酸リ
チウムの支持構造体の炭酸塩の作動組成は約４０〜７０
重量係である。
る使用のために開発されている。改良された溶融炭酸塩
燃料電池の電解質は米国特許第４．００９，３２１号及
び同第４，０７９，１７１号に記載され、高表面積の、
不活性なアルミン酸アルカリ金属１例えばアルミン酸リ
チウムの支持構造体の炭酸塩の作動組成は約４０〜７０
重量係である。
燃料電池の作動条件下、約５００℃乃至約７５０℃の温
度において、炭酸塩電解質及び不活性支持体材料を含め
てｔ解質構造体全体はペーストとなっておシ、このため
このタイプの電解質ダイヤスラムはペースト電解質とし
て知られている。多孔質の気泡バリアー（ｂｕｂｂｌｅ
ｂａｒｒｉｅｒｓ ）及び複合溶融炭酸塩燃料電池マ
トリックスを用いれば。
度において、炭酸塩電解質及び不活性支持体材料を含め
てｔ解質構造体全体はペーストとなっておシ、このため
このタイプの電解質ダイヤスラムはペースト電解質とし
て知られている。多孔質の気泡バリアー（ｂｕｂｂｌｅ
ｂａｒｒｉｅｒｓ ）及び複合溶融炭酸塩燃料電池マ
トリックスを用いれば。
その電解質タイルを横断するガスの望ましくない混合を
減少させるガスの交差漏れバリアー（ｃｒｏｓｓ １ｅ
ａｋ ｂａｒｒｉｅｒ）を得ることができる。
減少させるガスの交差漏れバリアー（ｃｒｏｓｓ １ｅ
ａｋ ｂａｒｒｉｅｒ）を得ることができる。
米国特許第３，３５７，８６１号は電極間にイオン交換
ｉ封脂膜を有する。電解質ｒ通してカウンター電極に燃
料若しくはオキシダント又はそれらの生成物が拡散する
問題を減する拡散バリアーにりいて教示している。この
拡散バリアーは電解質、又は多孔質板、シープ、フィル
ム若しくは同様のものから成る多孔質層に分散された触
媒から成る。
ｉ封脂膜を有する。電解質ｒ通してカウンター電極に燃
料若しくはオキシダント又はそれらの生成物が拡散する
問題を減する拡散バリアーにりいて教示している。この
拡散バリアーは電解質、又は多孔質板、シープ、フィル
ム若しくは同様のものから成る多孔質層に分散された触
媒から成る。
触媒は望ましくない燃料又はオキシダントを化学的作用
で破壊して電極において燃料又は酸化生成物が徐々に堆
積して行くのを減少させる。拡散バリアー中で活性化ニ
ッケルを使用することが開示されている。
で破壊して電極において燃料又は酸化生成物が徐々に堆
積して行くのを減少させる。拡散バリアー中で活性化ニ
ッケルを使用することが開示されている。
米国特許第４，４０４，２６７号は多孔質焼結金属アノ
ードから成る溶融炭酸塩燃料電池において使用するため
のアノード複合体を教示している。その焼結金属アノー
ドはその一面に多孔質の気泡圧バリアー（ｐｏｒｏｕｓ
ｂｕｂｂｌｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂａｒｒｉｅｒ）
を一体に焼結して有する。この多孔質気泡圧バリアーは
金属被覆セラミック粒子から成り、それら粒子は相互に
、かつアノード面に金属ニッケル。
ードから成る溶融炭酸塩燃料電池において使用するため
のアノード複合体を教示している。その焼結金属アノー
ドはその一面に多孔質の気泡圧バリアー（ｐｏｒｏｕｓ
ｂｕｂｂｌｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂａｒｒｉｅｒ）
を一体に焼結して有する。この多孔質気泡圧バリアーは
金属被覆セラミック粒子から成り、それら粒子は相互に
、かつアノード面に金属ニッケル。
銅又はそれらの合金により焼結されている。バリアーの
孔サイズはアノードの孔サイズより相当に小さい。米国
特許第４，４４８，８５７号はカソードの一面に焼結さ
れたリチウムニッケル酸化物及びリチウム鋼酸化物の多
孔質焼結気泡圧バリアーを持つ同様のカソード複合体を
教示している。
孔サイズはアノードの孔サイズより相当に小さい。米国
特許第４，４４８，８５７号はカソードの一面に焼結さ
れたリチウムニッケル酸化物及びリチウム鋼酸化物の多
孔質焼結気泡圧バリアーを持つ同様のカソード複合体を
教示している。
米国特許第４，４１１，９６８号は燃料電池ナノードに
載っている気泡バリア一部とマトリックステープ部を有
する溶融炭酸塩燃料電池マトリックスを教示している。
載っている気泡バリア一部とマトリックステープ部を有
する溶融炭酸塩燃料電池マトリックスを教示している。
その気泡バリアーシートにはニッケル、銅及びそれらの
合金が好ましい。気泡バリアーシートは常法１例えば粉
末焼結法で作られる。
合金が好ましい。気泡バリアーシートは常法１例えば粉
末焼結法で作られる。
米国特許第４，１３７，５７１号は多、ＪＬ質の導電性
層を有する酸素電極、亜鉛電極、及び酸素電極の多孔質
層と亜鉛電極との間にある亜鉛酸塩制限膜の拡散バリア
ーを持つ亜鉛−酸素セルを教示している。拡散制限膜は
好ましくはイオン交換膜である。
層を有する酸素電極、亜鉛電極、及び酸素電極の多孔質
層と亜鉛電極との間にある亜鉛酸塩制限膜の拡散バリア
ーを持つ亜鉛−酸素セルを教示している。拡散制限膜は
好ましくはイオン交換膜である。
米国特許第４，４０５，４１６号はリチウム電極と電解
質問に、電極表面と電解質との間の接触を電極上に酸化
リチウムがあると考えられる保護層を形成してコントロ
ールする界面を有する溶融塩リチウムを教示している。
質問に、電極表面と電解質との間の接触を電極上に酸化
リチウムがあると考えられる保護層を形成してコントロ
ールする界面を有する溶融塩リチウムを教示している。
米国特許第３，７７２，０８５号は電解質と・・ロゲ／
を電極に接触させないようにする。金属電極に隣接、配
置される低ハロゲン含量の電解質の境界層を教示してい
る。
を電極に接触させないようにする。金属電極に隣接、配
置される低ハロゲン含量の電解質の境界層を教示してい
る。
発明の概要
約５００〜７５０℃の温度で作動する溶融炭酸塩燃料電
池には電解質構造体における電極の溶解に由来するセル
安定性の問題が存在する。特に。
池には電解質構造体における電極の溶解に由来するセル
安定性の問題が存在する。特に。
溶融炭酸塩燃料電池における電解質構造体中への金属ニ
ッケルカソードの溶解がセル安定性の原因となっている
。溶解酸化ニッケル種及びニッケル含有イオンは電解質
構造体２通してカソードからアノードの方に運ばれ、そ
して電解質の環境が還元性になるとき電解質構造体中に
金属ニッケルとして沈澱する。溶融炭酸塩燃料電池の電
解質構造体中に安定化された酸化ニッケルが存在すると
。
ッケルカソードの溶解がセル安定性の原因となっている
。溶解酸化ニッケル種及びニッケル含有イオンは電解質
構造体２通してカソードからアノードの方に運ばれ、そ
して電解質の環境が還元性になるとき電解質構造体中に
金属ニッケルとして沈澱する。溶融炭酸塩燃料電池の電
解質構造体中に安定化された酸化ニッケルが存在すると
。
特に燃料！池を昇圧下で作動させるとき、燃料電池の寿
命が制限されることがある。更に、溶解酸化ニッケル種
がアノードに接近し、電解質環境が還元性になるにつれ
て、溶解ニッケル種が電解質中で還元され、金属ニッケ
ルとして沈澱されることがあり得る。これら金属ニッケ
ルの蓄積が燃料電池の短絡（５ｈｏｒｔ −ｃｉｒｃｕ
ｉｔ）に沈澱する。他の金属電極を用いても同様の電極
溶解が起こシ得る。
命が制限されることがある。更に、溶解酸化ニッケル種
がアノードに接近し、電解質環境が還元性になるにつれ
て、溶解ニッケル種が電解質中で還元され、金属ニッケ
ルとして沈澱されることがあり得る。これら金属ニッケ
ルの蓄積が燃料電池の短絡（５ｈｏｒｔ −ｃｉｒｃｕ
ｉｔ）に沈澱する。他の金属電極を用いても同様の電極
溶解が起こシ得る。
電解質構造体０％に固体タイプ又はペーストタイプの電
解質における金属電極の溶解１例えば酸化ニッケル（Ｎ
ｉ Ｏ）カソードの溶解は電解質構造体にカソードの
代りに優先的に溶解される犠性金属酸化物源を与えるこ
とによって低下させることができる。犠性金属（ｓａｃ
ｒｉｆｉｃｉａｌ ｍｅｔａｌ）は電極と同一の金属で
も異なる金属でもよいし、あるいは共通イオン効果を促
進して電億の溶解を低下させる上記の同一金属と異種金
属との混合物であってもよい。他の態様において、金属
の予備沈澱帯（ｍｅｔａｌ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏ
ｎ ｂａｎｄ ）を予じめ確立するのにシード（５ｅｅ
ｄｓ ）又は沈澱サイトとして役立つ金属粒子を用いて
もよい。金属粒子シードは同様に電極と同一金属でも、
異種金属でもよく、またその同一金属と異種金属との混
合物であってもよい。これら態様のそれぞれは電極の溶
解を低下させるのに別々に用いてもよいが、電極の溶解
を高度に低下させる目的で両頭様を一緒に用いるのが好
ましい。犠性金属酸化物源及び金属粒子シードは電解質
構造体にその成形加工中に金属粒子、金属メツシュ又は
他の多孔質金属構造体の組み込みで組み入れることがで
きる。金属粒子シードは沈澱サイトとして作用するよう
な大きさであるのが適当で、一般に約０．１〜約１０ミ
クロン、好ましくは約１〜約５ミクロンである。もう１
つの方法は犠性金属を含む層構造体、シード金属を含む
もう１つの層構造体及び金属不含電解質をセルの集成中
に一緒に入れて連続電解質マトリックスを得る方法であ
る。もう１つの態様は画−犠性及びシード金属１例えば
ニッケルを含む単層ｔ４遺体及びニノケル不含電解質マ
トリンクス１−緒にセルの加工中に入れる態様である。
解質における金属電極の溶解１例えば酸化ニッケル（Ｎ
ｉ Ｏ）カソードの溶解は電解質構造体にカソードの
代りに優先的に溶解される犠性金属酸化物源を与えるこ
とによって低下させることができる。犠性金属（ｓａｃ
ｒｉｆｉｃｉａｌ ｍｅｔａｌ）は電極と同一の金属で
も異なる金属でもよいし、あるいは共通イオン効果を促
進して電億の溶解を低下させる上記の同一金属と異種金
属との混合物であってもよい。他の態様において、金属
の予備沈澱帯（ｍｅｔａｌ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏ
ｎ ｂａｎｄ ）を予じめ確立するのにシード（５ｅｅ
ｄｓ ）又は沈澱サイトとして役立つ金属粒子を用いて
もよい。金属粒子シードは同様に電極と同一金属でも、
異種金属でもよく、またその同一金属と異種金属との混
合物であってもよい。これら態様のそれぞれは電極の溶
解を低下させるのに別々に用いてもよいが、電極の溶解
を高度に低下させる目的で両頭様を一緒に用いるのが好
ましい。犠性金属酸化物源及び金属粒子シードは電解質
構造体にその成形加工中に金属粒子、金属メツシュ又は
他の多孔質金属構造体の組み込みで組み入れることがで
きる。金属粒子シードは沈澱サイトとして作用するよう
な大きさであるのが適当で、一般に約０．１〜約１０ミ
クロン、好ましくは約１〜約５ミクロンである。もう１
つの方法は犠性金属を含む層構造体、シード金属を含む
もう１つの層構造体及び金属不含電解質をセルの集成中
に一緒に入れて連続電解質マトリックスを得る方法であ
る。もう１つの態様は画−犠性及びシード金属１例えば
ニッケルを含む単層ｔ４遺体及びニノケル不含電解質マ
トリンクス１−緒にセルの加工中に入れる態様である。
犠性金属はカソードの方のｊ−の酸化ゾーンに与えるの
が好ましい。シード金属は酸化／還元境界の領域にその
境界から約２〜約２０ミルの深さまで与えるのが好まし
い。
が好ましい。シード金属は酸化／還元境界の領域にその
境界から約２〜約２０ミルの深さまで与えるのが好まし
い。
犠性金属はセル作動中に酸化し、そして一部は電解質に
溶解して作動セルの電極−電解質系の平衡安定性に資す
る金属酸化物を与える。犠性金属がなければ、溶解金属
は金属電極により供給されると思われる。以上に加えて
、共通陰イオン効果でも金属電極の溶解が低下せしめら
れる。
溶解して作動セルの電極−電解質系の平衡安定性に資す
る金属酸化物を与える。犠性金属がなければ、溶解金属
は金属電極により供給されると思われる。以上に加えて
、共通陰イオン効果でも金属電極の溶解が低下せしめら
れる。
金属が沈澱する電解質の還元ゾーンに与えられるシード
金属粒子はその還元状態又は金属状態のま＼維持される
。シード金属は電解質構造体中での金属の沈澱速度を下
げる作用も奏し得る。
金属粒子はその還元状態又は金属状態のま＼維持される
。シード金属は電解質構造体中での金属の沈澱速度を下
げる作用も奏し得る。
本発明者は溶融炭酸塩燃料電池の初めはニッケルを含ま
ない電解質中へのニッケルの蓄積速度はセルの作動時間
と共に低下することを見い出した。
ない電解質中へのニッケルの蓄積速度はセルの作動時間
と共に低下することを見い出した。
かくして、電解質マトリックス中に初めに存在したニン
ケルシード又は犠性ニッケルによりニッケルの沈澱速度
は低下せしめられる。電解質の還元ゾーンに与えられた
シードニッケルは核形成、従って電解質の予備シード化
領域外のニッケルの低い沈１・殿を誘発することが見い
出された。このことは短絡を防ぐために狭い金属沈澱ゾ
ーンが望まれる薄い電解質マトリックスに関して特に重
要である。
ケルシード又は犠性ニッケルによりニッケルの沈澱速度
は低下せしめられる。電解質の還元ゾーンに与えられた
シードニッケルは核形成、従って電解質の予備シード化
領域外のニッケルの低い沈１・殿を誘発することが見い
出された。このことは短絡を防ぐために狭い金属沈澱ゾ
ーンが望まれる薄い電解質マトリックスに関して特に重
要である。
溶融炭酸塩燃料電池に使用するために本発明のニッケル
の溶解バリアーが本明細書に述べられるが、記載したゾ
ーンに設けられる多孔質の金属溶解バリアーはそれぞれ
の電極で酸化反応及び還元反応が起こる全てのタイプの
ボルタ電池における電極の溶解を防ぐのに用いることが
できることが分かるだろう。記載のタイプの予じめ存在
する溶解バリアーは、その溶解バリアーが溶解を妨げる
ことが望まれる電極と実質的に同じ金属、又は電極金属
との共通イオン効果を促進する金属から成り、かつ予し
め存在する実質的に定常状聾の電極金属）組成が電解質
中に確立され得るか、又は犠性電極金属若しくは共通イ
オン効果促進金属が優先的に溶解されるように前記溶解
バリアーが電解質構造体内に他の電極から離して位置さ
れる限り有効である。
の溶解バリアーが本明細書に述べられるが、記載したゾ
ーンに設けられる多孔質の金属溶解バリアーはそれぞれ
の電極で酸化反応及び還元反応が起こる全てのタイプの
ボルタ電池における電極の溶解を防ぐのに用いることが
できることが分かるだろう。記載のタイプの予じめ存在
する溶解バリアーは、その溶解バリアーが溶解を妨げる
ことが望まれる電極と実質的に同じ金属、又は電極金属
との共通イオン効果を促進する金属から成り、かつ予し
め存在する実質的に定常状聾の電極金属）組成が電解質
中に確立され得るか、又は犠性電極金属若しくは共通イ
オン効果促進金属が優先的に溶解されるように前記溶解
バリアーが電解質構造体内に他の電極から離して位置さ
れる限り有効である。
犠性及び／又はシード金属は同時に気泡バリア−とじて
作用して電極ガスが電解質構造体を通して相互混合する
のを減少させることもできる。効果的な気泡バリアーと
して作用するためには、この層バリアーは非常に密な孔
構造を持っていなければならない。効果的な気泡バリア
ーは電極の平均孔寸法、即ち約６ミクロンより小さく、
かつ電解質構造体を通しての電極ガスの輸送と相互混合
を防止するには直径が小さい孔を持つものである。
作用して電極ガスが電解質構造体を通して相互混合する
のを減少させることもできる。効果的な気泡バリアーと
して作用するためには、この層バリアーは非常に密な孔
構造を持っていなければならない。効果的な気泡バリア
ーは電極の平均孔寸法、即ち約６ミクロンより小さく、
かつ電解質構造体を通しての電極ガスの輸送と相互混合
を防止するには直径が小さい孔を持つものである。
気泡バリアーは、燃料電池が作動条件にある間にその電
解質構造体にボイド孔又はクラックができる場合に特に
重要である。
解質構造体にボイド孔又はクラックができる場合に特に
重要である。
電極の少なくとも１つの溶解を低下させる電解質セルの
電解質のもう１つの改変手段はセルの作動条件下にある
酸／塩基条件に関して中性に近い条件下に電解質を保持
することである。これは電解質融体を二酸化炭素の正分
圧下に、好ましくは約１気圧の下に保持することによっ
て達成することができる。
電解質のもう１つの改変手段はセルの作動条件下にある
酸／塩基条件に関して中性に近い条件下に電解質を保持
することである。これは電解質融体を二酸化炭素の正分
圧下に、好ましくは約１気圧の下に保持することによっ
て達成することができる。
好ましい態様の“明
本発明による電解質の改変による電極の溶解低下は溶融
アルカリ金属炭酸塩燃料電池における使用に特によく適
している。溶融炭酸塩燃料電池の作動中、その溶融物に
は酸素と水素が溶解し、電解質構造体を通してそれらそ
れぞれの電極、すなわちカソードとアノードから互いの
方向に拡散する。カソードとアノード間の電解質構造体
中の。
アルカリ金属炭酸塩燃料電池における使用に特によく適
している。溶融炭酸塩燃料電池の作動中、その溶融物に
は酸素と水素が溶解し、電解質構造体を通してそれらそ
れぞれの電極、すなわちカソードとアノードから互いの
方向に拡散する。カソードとアノード間の電解質構造体
中の。
水素種のモル濃度が酸素種のモル濃度の約２倍であるゾ
ーンでは加水分解が起こって溶解した水素と酸素を水に
転化する。加水分解が起こる電解質構造体中の場所は溶
解ガスについての拡散式から計算することができる。水
素ガスと酸素ガスの拡散式は次の通シである。
ーンでは加水分解が起こって溶解した水素と酸素を水に
転化する。加水分解が起こる電解質構造体中の場所は溶
解ガスについての拡散式から計算することができる。水
素ガスと酸素ガスの拡散式は次の通シである。
式中、Ｎ＝溶解種の濃度
Ｄ＝拡散係数
Ｙ＝電極におけるガス濃度
Ｐ＝作動圧
Ｈ＝ガスｌｉＪ解度にりいてのヘンリ一定数（Ｈｅｎｒ
７ ／ｓ ０Ｏｎａ ｔａｎｔ ）δ＝電極からの距
離 水素のモル濃度が酸素のモル濃度の２倍であるとき０次
の電極からの距離比が計算できる。
７ ／ｓ ０Ｏｎａ ｔａｎｔ ）δ＝電極からの距
離 水素のモル濃度が酸素のモル濃度の２倍であるとき０次
の電極からの距離比が計算できる。
δ０２ Ｄ０２Ｙ□、 Ｈ□。
δ（Ｈ，）／δ（０□）は１よりずっと大き、いから、
加水分解ゾーンはカソードに一層近い。１この加水分解
ゾーン（こ＼で水が形成されるだろう）は電解質構造体
中の還元ゾーンと酸化ゾーンとの間の境界を示す。
加水分解ゾーンはカソードに一層近い。１この加水分解
ゾーン（こ＼で水が形成されるだろう）は電解質構造体
中の還元ゾーンと酸化ゾーンとの間の境界を示す。
燃料電池の作動条件下にある。ニッケルカソードを有す
る溶融炭酸塩燃料電池の電解質中の還元ゾーンと酸化ゾ
ーンとの間の境界の位置を計算することで、境界はカソ
ードから電解質構造体の厚さの約１７１３のところにあ
ると予−１１された。これらの計４は燃料電池中で作動
されている電解質構造体の厚さを横切るニッケルの分布
を調べることによって確認された。厚さ３６ミルのテー
プキャストされたアルミン酸リチウム電解質マトリック
スをニッケルカソードとＮｉ＋１０１０ｒ アノード
を有するセルで燃料利用率７５優において６０４Ｈ，／
４０憾ＣＯ，及びＣＯ，利用率５０４において５０憾Ｃ
Ｏ□／７０憾空気によ＃）２４００時間作動させた。こ
の結果、ニッケル粒子はカソードから約３〜約４ミルの
ゾーンで沈殿し始め、カソードから約６〜１０ミルのゾ
ーンで濃縮されることが見い出された。金属粒子の分布
をエネルギー分数性Ｘ−線（ｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐｅｒ
ｓｉｖｅ ｘ −ｒａｙ ）で分析し、またニッケル粒
子をＸ−線回折で確認した。
る溶融炭酸塩燃料電池の電解質中の還元ゾーンと酸化ゾ
ーンとの間の境界の位置を計算することで、境界はカソ
ードから電解質構造体の厚さの約１７１３のところにあ
ると予−１１された。これらの計４は燃料電池中で作動
されている電解質構造体の厚さを横切るニッケルの分布
を調べることによって確認された。厚さ３６ミルのテー
プキャストされたアルミン酸リチウム電解質マトリック
スをニッケルカソードとＮｉ＋１０１０ｒ アノード
を有するセルで燃料利用率７５優において６０４Ｈ，／
４０憾ＣＯ，及びＣＯ，利用率５０４において５０憾Ｃ
Ｏ□／７０憾空気によ＃）２４００時間作動させた。こ
の結果、ニッケル粒子はカソードから約３〜約４ミルの
ゾーンで沈殿し始め、カソードから約６〜１０ミルのゾ
ーンで濃縮されることが見い出された。金属粒子の分布
をエネルギー分数性Ｘ−線（ｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐｅｒ
ｓｉｖｅ ｘ −ｒａｙ ）で分析し、またニッケル粒
子をＸ−線回折で確認した。
厚さ６５ミルのカンサル（Ｋａｎｔｈａｌ ）強化電解
質タイルを使用している池の同様のセルを７５憾Ｈ２利
用率において７５壬Ｈ２／２５釜ＣＯ２及び５０憾ＣＯ
□利用率において６０憾ＣＯ２／７０憾空気により６７
７２時間作動させた。この社屏゛直は。
質タイルを使用している池の同様のセルを７５憾Ｈ２利
用率において７５壬Ｈ２／２５釜ＣＯ２及び５０憾ＣＯ
□利用率において６０憾ＣＯ２／７０憾空気により６７
７２時間作動させた。この社屏゛直は。
ニッケルの沈澱はカソードから４〜５ミルのところで開
始し、カソードから５〜１２ミルの領戎内ではつきシ分
離されることを示した。
始し、カソードから５〜１２ミルの領戎内ではつきシ分
離されることを示した。
厚さ７２ミルのカンサル強化電解質タイルを使用してい
る他の同様のセルを７５％Ｈ２利用率において７５係Ｈ
２／２５憾ＣＯ□ で、５０壬ＣＯ□利用率において１
４４ＣＯ，／８６％空気で１５．０６７時間作動させた
。この電解質は、ニッケル粒子はカソードから約１０〜
２５ミルを濃化し、そして少量のニッケル粒子はアノー
ドから約７〜１５ミルを濃化することを示した。アノー
ド近くのニッケル粒子は恐らくはガスの交差によるアノ
ードの部分的酸化によってアノードから由来曳１ したものであると考えられる。
る他の同様のセルを７５％Ｈ２利用率において７５係Ｈ
２／２５憾ＣＯ□ で、５０壬ＣＯ□利用率において１
４４ＣＯ，／８６％空気で１５．０６７時間作動させた
。この電解質は、ニッケル粒子はカソードから約１０〜
２５ミルを濃化し、そして少量のニッケル粒子はアノー
ドから約７〜１５ミルを濃化することを示した。アノー
ド近くのニッケル粒子は恐らくはガスの交差によるアノ
ードの部分的酸化によってアノードから由来曳１ したものであると考えられる。
本発明者は電解質中の還元ゾーンと酸化ゾーンとの間の
境界はセルの作動条件を変化させることによって１例え
ばコンスタントフローにおけるガス転化の変化、セルポ
テンシャルの変化及び圧力変化で移動させ得ることを見
い出した。ＮｉＯカソードを有する溶融アルカリ金属炭
酸塩燃料電池において、ニッケル粒子は酸化ゾーン中に
カソードから電解質の約半分の厚さ全体にわたって分散
された。荷重下及び燃料とオキシダントの通常のガス転
化の下では、ニッケルの沈澱ゾーンはより狭くなシ、か
つその位置は更にアノード寄りになる。コンスタントフ
ロー及び異なるガス転化においては、オープンセル電圧
（ｏｐｅｎ ｃｅｌｌ ｖｏｌｔａｇｅ）で例証される
が、ニッケルの沈澱ゾーンはより広くなシ、かつその位
置はカソード寄シになる。セルが再び荷重下に置かれる
と、ニッケルの沈澱ゾーンはアノード寄シになって、よ
り狭くなる。このような溶解／再沈澱は電解質マトリッ
クス中の溶解種の濃度を比較的一定となし、かつカソー
ドの溶解を低下させる。
境界はセルの作動条件を変化させることによって１例え
ばコンスタントフローにおけるガス転化の変化、セルポ
テンシャルの変化及び圧力変化で移動させ得ることを見
い出した。ＮｉＯカソードを有する溶融アルカリ金属炭
酸塩燃料電池において、ニッケル粒子は酸化ゾーン中に
カソードから電解質の約半分の厚さ全体にわたって分散
された。荷重下及び燃料とオキシダントの通常のガス転
化の下では、ニッケルの沈澱ゾーンはより狭くなシ、か
つその位置は更にアノード寄りになる。コンスタントフ
ロー及び異なるガス転化においては、オープンセル電圧
（ｏｐｅｎ ｃｅｌｌ ｖｏｌｔａｇｅ）で例証される
が、ニッケルの沈澱ゾーンはより広くなシ、かつその位
置はカソード寄シになる。セルが再び荷重下に置かれる
と、ニッケルの沈澱ゾーンはアノード寄シになって、よ
り狭くなる。このような溶解／再沈澱は電解質マトリッ
クス中の溶解種の濃度を比較的一定となし、かつカソー
ドの溶解を低下させる。
溶融アルカリ金属炭酸塩燃料電池におけるニッケルカソ
ードの直解の低下についての１つの好ましい態様に関し
て本発明を特定的に検討することにする。ニッケル又は
ニッケルとの共通イオン効果を促進する他の金属の薄い
多孔質の犠性層が電解質構造体中の還元ゾーンと酸化ゾ
ーンとの間の境界に、又は境界近くに位置せしめられる
と、はとんど定常状態のニッケル又は共通イオン金属の
分布が電解質構造体中に予じめ確立されてニッケルカソ
ードからの酸化ニッケルの溶解が低下せしめられる。ニ
ッケル又は共通イオン金属がカソードと酸化／還元境界
との間に位置せしめられると。
ードの直解の低下についての１つの好ましい態様に関し
て本発明を特定的に検討することにする。ニッケル又は
ニッケルとの共通イオン効果を促進する他の金属の薄い
多孔質の犠性層が電解質構造体中の還元ゾーンと酸化ゾ
ーンとの間の境界に、又は境界近くに位置せしめられる
と、はとんど定常状態のニッケル又は共通イオン金属の
分布が電解質構造体中に予じめ確立されてニッケルカソ
ードからの酸化ニッケルの溶解が低下せしめられる。ニ
ッケル又は共通イオン金属がカソードと酸化／還元境界
との間に位置せしめられると。
その金属はカソードに優先的に俗解される犠性カソード
として作用するだろう。共通イオンを与える適当な添加
剤に遷移金属がある。特に好ましいものはコバルト、鉄
及び銅で、その各々は溶融炭酸塩燃料電池の電解質に溶
解されておシ、かつ作動条件下でニッケルカソードの溶
解が、低いことが示された。
として作用するだろう。共通イオンを与える適当な添加
剤に遷移金属がある。特に好ましいものはコバルト、鉄
及び銅で、その各々は溶融炭酸塩燃料電池の電解質に溶
解されておシ、かつ作動条件下でニッケルカソードの溶
解が、低いことが示された。
酸化ニッケルの溶解はガス組成、二酸化炭素及び酸素の
分圧、溶融物の塩基度に依存するだろう。
分圧、溶融物の塩基度に依存するだろう。
湿度も酸化ニッケルの溶解に影響を及ぼし得る。
溶解ニッケル種は少なくとも２つの異なる機構で電＋＄
’を質構ａ体を通して輸送され得る。俗解ニッケル種は
譲度勾配により拡散されるか、電場によってイオン的に
輸送され得る。正に帯電したイオン性ニッケル種はイオ
ン的にはカソードから輸送されないと思わね、る。従っ
て、そのニッケル種は拡散によって輸送されると推定さ
れる。負に帯電したイオン性ニッケル種はしかし、拡散
かイオン性輸送のいずれによっても輸送されるだろう。
’を質構ａ体を通して輸送され得る。俗解ニッケル種は
譲度勾配により拡散されるか、電場によってイオン的に
輸送され得る。正に帯電したイオン性ニッケル種はイオ
ン的にはカソードから輸送されないと思わね、る。従っ
て、そのニッケル種は拡散によって輸送されると推定さ
れる。負に帯電したイオン性ニッケル種はしかし、拡散
かイオン性輸送のいずれによっても輸送されるだろう。
本発明者はニッケルカソードと初めはニッケルを含まな
い４．５〃ｘ ４．５“ｘ７０−１３０ミルのホットプ
レス電解質タイルを使用している溶融アルカリ金属炭酸
塩燃料電池の電解質構造体を作動する際のニッケルの沈
澱速度は初めは速いものであったが。
い４．５〃ｘ ４．５“ｘ７０−１３０ミルのホットプ
レス電解質タイルを使用している溶融アルカリ金属炭酸
塩燃料電池の電解質構造体を作動する際のニッケルの沈
澱速度は初めは速いものであったが。
作動時間と共に低下した。本発明者は電解質構造体中の
総ニッケル量は２０００時間において１．４５ｙ、５０
００時間において２．４０ ｙ、 １０，０００時間に
おいて３．５０５’であることを見い出した。
総ニッケル量は２０００時間において１．４５ｙ、５０
００時間において２．４０ ｙ、 １０，０００時間に
おいて３．５０５’であることを見い出した。
溶融炭酸塩燃料電池の電解質にニッケル金フードするこ
とによるカソードニッケルの沈澱領域のコントロールは
シード粒子の生長によって証明される。図はニッケルシ
ードを有する厚さ７０ミルの電解質構造体の、ニッケル
カソードを有する燃料電池の作動前及び２０００時間作
動後の微１細溝造を示している。ニッケル７−ドを含有
している電解質構造体はホットプレス法で成形刃ロエし
た。
とによるカソードニッケルの沈澱領域のコントロールは
シード粒子の生長によって証明される。図はニッケルシ
ードを有する厚さ７０ミルの電解質構造体の、ニッケル
カソードを有する燃料電池の作動前及び２０００時間作
動後の微１細溝造を示している。ニッケル７−ドを含有
している電解質構造体はホットプレス法で成形刃ロエし
た。
所定立置にあるボトムプランジャーＬｉＡ６０２−Ｌｉ
２ＣＯ３及びに、ＣＯ，より成る電解質粉末をダイのキ
ャビティー内に一層ずつ平均に分布させた。
２ＣＯ３及びに、ＣＯ，より成る電解質粉末をダイのキ
ャビティー内に一層ずつ平均に分布させた。
電解質構造体の５〜１５ミルの層の中にニッケルを与え
るために、必要とされる全粉末の１／１４をまずダイキ
ャビティーの最底部層の上にのせた。
るために、必要とされる全粉末の１／１４をまずダイキ
ャビティーの最底部層の上にのせた。
この層は７０ミルのホットプレス加工タイルの最初の５
ミルの層に相当するものであった。次に。
ミルの層に相当するものであった。次に。
５ｗｔ４（又は１．５ ｖｏｌ ４ ）のニッケルを前
記粉末の１７７に加え、その混合物を第一層を覆うよう
に置いた。この層はそのとき７０ミールのホットプレス
加工タイルの５〜１５ミルの層になった。
記粉末の１７７に加え、その混合物を第一層を覆うよう
に置いた。この層はそのとき７０ミールのホットプレス
加工タイルの５〜１５ミルの層になった。
粉末の残＃）を次にニッケルによる予備シード加工層の
上面に置いた。トッププランジャーを次に挿入し、その
金型を４８０℃に加熱した。この温度に達したら、プラ
ンジャー領域に対して３５５０ｐａｔに相当する圧力荷
重を１５分間加えた。冷めてからそのホッププレス加工
電解質を十分に固めると、セルテストができるようにな
った。シードニッケル粒子は燃料電池の作動中に大きさ
が生長し、そして予備シード加工領域外では有意のニッ
ケルの沈澱は認められないことが判明した。
上面に置いた。トッププランジャーを次に挿入し、その
金型を４８０℃に加熱した。この温度に達したら、プラ
ンジャー領域に対して３５５０ｐａｔに相当する圧力荷
重を１５分間加えた。冷めてからそのホッププレス加工
電解質を十分に固めると、セルテストができるようにな
った。シードニッケル粒子は燃料電池の作動中に大きさ
が生長し、そして予備シード加工領域外では有意のニッ
ケルの沈澱は認められないことが判明した。
２０００時間のセル作動中に電解質構造体中に沈澱した
追加ニッケル量は同様の燃料電池作動条件下で同じ時間
作動した初めにニッケルが含まれなかった電解質におい
て認められた１、４５ｆに比較して１．１１で、カソー
ドニッケルの溶解の低下率は約２５憾であった。
追加ニッケル量は同様の燃料電池作動条件下で同じ時間
作動した初めにニッケルが含まれなかった電解質におい
て認められた１、４５ｆに比較して１．１１で、カソー
ドニッケルの溶解の低下率は約２５憾であった。
低電極溶解を与える燃料電池の電解質のもう１つの改変
は電極、特にカソードを低電極金属溶解度を与える条件
下で酸性及び塩基性の両者を考慮して作動させるもので
ある。これは燃料電池のオキシダント組成物をセル作動
条件下で約０．５〜約１．５気圧の二酸化炭素分圧を与
えるように作動させることによって達成することができ
る。溶融炭酸塩電解質の酸−塩基平衡は反応式 ％式％ で表わすことができる。ただし１Ｍはカチオン種を表わ
す。この反応の平衡定数Ｋｄは Ｋｄ ＝ ’Ｍ、ＯＰＣｏ。
は電極、特にカソードを低電極金属溶解度を与える条件
下で酸性及び塩基性の両者を考慮して作動させるもので
ある。これは燃料電池のオキシダント組成物をセル作動
条件下で約０．５〜約１．５気圧の二酸化炭素分圧を与
えるように作動させることによって達成することができ
る。溶融炭酸塩電解質の酸−塩基平衡は反応式 ％式％ で表わすことができる。ただし１Ｍはカチオン種を表わ
す。この反応の平衡定数Ｋｄは Ｋｄ ＝ ’Ｍ、ＯＰＣｏ。
として表わされる。ａ か又はＰ は電解Ｍ、Ｏ
Ｃｏ。
Ｃｏ。
質の酸性度又は塩基性度の尺度である。塩基性の電解質
にはＮｉＯは反応式 ％式％（ に従って溶解する。溶解度は平衡定数の式における’Ｍ
２０’ＣＯ，の関係に従って’ Ｍ、 ０が低下するに
つれて、又はＰＣＯ，が増加するにつれて低下する。酸
性の電解質の場合の溶解機構は Ｎ ｉ Ｏ（ｓ）＋ ＣＯｘ （ｇ ＞→Ｎ Ｉ ＣＯ
ｓ （１＞であシ、この場合溶解度はＰＣＯ，が減少す
るにつれて、又は” ＭｔＯが増加するにつれ一低下す
る。
にはＮｉＯは反応式 ％式％（ に従って溶解する。溶解度は平衡定数の式における’Ｍ
２０’ＣＯ，の関係に従って’ Ｍ、 ０が低下するに
つれて、又はＰＣＯ，が増加するにつれて低下する。酸
性の電解質の場合の溶解機構は Ｎ ｉ Ｏ（ｓ）＋ ＣＯｘ （ｇ ＞→Ｎ Ｉ ＣＯ
ｓ （１＞であシ、この場合溶解度はＰＣＯ，が減少す
るにつれて、又は” ＭｔＯが増加するにつれ一低下す
る。
かくして、減少した溶解度はＮｉＯの酸性及び塩基性の
両溶解度が低いＰ（０，＝１気ｒにおいて実現される。
両溶解度が低いＰ（０，＝１気ｒにおいて実現される。
本発明者はまた。燃料電池の電解質への電極の溶解を低
下させる際に燃料電池の作動条件下において低い電極金
属溶解度を与える電解質材料を用いるのが有利であるこ
とを見い出した。ニッケルカソードを持つ、同様の条件
下で２０００時間作動される同機のアルカリ金属炭酸塩
燃料電池において１本発明者は初めにニッケルを含まな
いＬｉ、ＣＯ３５５モル幅−Ｎ４□Ｃ０，４５モル幅の
電解質はカソードの溶解の結果として０．５！Ｍのニッ
ケルを含有し、一方初めにニッケルを含まないＬｉ、Ｃ
ｏ、モル憾−に、Ｃｏ、３８モル幅の電解質は１．８４
ｔのニッケルを含有したことを見い出した。
下させる際に燃料電池の作動条件下において低い電極金
属溶解度を与える電解質材料を用いるのが有利であるこ
とを見い出した。ニッケルカソードを持つ、同様の条件
下で２０００時間作動される同機のアルカリ金属炭酸塩
燃料電池において１本発明者は初めにニッケルを含まな
いＬｉ、ＣＯ３５５モル幅−Ｎ４□Ｃ０，４５モル幅の
電解質はカソードの溶解の結果として０．５！Ｍのニッ
ケルを含有し、一方初めにニッケルを含まないＬｉ、Ｃ
ｏ、モル憾−に、Ｃｏ、３８モル幅の電解質は１．８４
ｔのニッケルを含有したことを見い出した。
かくして、ＮｉＯカソードの溶解低下にはＬｉ−に炭酸
塩電解質に優先してＬ ｉ −Ｎｏ炭酸塩電解質を用い
るのが有利である。
塩電解質に優先してＬ ｉ −Ｎｏ炭酸塩電解質を用い
るのが有利である。
本発明は、電極の溶解を低下させ、かつ電解質中に電極
金属又は共通イオン金属の平衡を速やかに確立するため
に電極金属又は共通イオン金属を電解質マトリックス中
に予じめ入れておくことによる電解質構造体におけるコ
ントロールされた電極金属の磯シ扱い法を提供する。こ
れは電解質中。
金属又は共通イオン金属の平衡を速やかに確立するため
に電極金属又は共通イオン金属を電解質マトリックス中
に予じめ入れておくことによる電解質構造体におけるコ
ントロールされた電極金属の磯シ扱い法を提供する。こ
れは電解質中。
還元ゾーンの一部及び酸化ゾーンを含むその領域に電極
金属又は共通イオン金属を予じめ入れることによって達
成することができる。酸化ゾーンと還元ゾーンとの間の
境界は計算で、又は作動しているセルから取シ出される
電解質構造体を試験することによって確認することがで
きる。ニッケルカソードを使用している多くの溶融炭酸
塩燃料電池の場合、この領域はカソードからＯ〜２０ミ
ルある。電解質に導入される電極金属又は共通イオン金
属は単一、均一な構造体から成るか、又は電極に優先し
て溶解する犠性物質を与える電極金属又は共通イオン金
属の酸化ゾーンへの予備配置及び電極物質又は犠性物質
のゾーンをコントロールするシード物質を与える酸化／
還元境界近辺への電極金属又は共通イオン金属の予備配
装置の２つの異なる構造体から成ることができる。ζ性
層か若しくはシード層、又はそれら両層はそれらの孔構
造が十分に密であれば気泡バリアーとして役立ち得る。
金属又は共通イオン金属を予じめ入れることによって達
成することができる。酸化ゾーンと還元ゾーンとの間の
境界は計算で、又は作動しているセルから取シ出される
電解質構造体を試験することによって確認することがで
きる。ニッケルカソードを使用している多くの溶融炭酸
塩燃料電池の場合、この領域はカソードからＯ〜２０ミ
ルある。電解質に導入される電極金属又は共通イオン金
属は単一、均一な構造体から成るか、又は電極に優先し
て溶解する犠性物質を与える電極金属又は共通イオン金
属の酸化ゾーンへの予備配置及び電極物質又は犠性物質
のゾーンをコントロールするシード物質を与える酸化／
還元境界近辺への電極金属又は共通イオン金属の予備配
装置の２つの異なる構造体から成ることができる。ζ性
層か若しくはシード層、又はそれら両層はそれらの孔構
造が十分に密であれば気泡バリアーとして役立ち得る。
細かい金属スクリーン、メツシュ織物１発泡シート、繊
維及び粒子が本発明による電解質への犠性金属又はシー
ドの沈澱サイトとして用いることができる。犠性金属又
はシードの沈設サイトは電解質の成形加工においてその
プレス成形直前に所望とされる場所に入れることができ
る。薄い゛電解質構造体を形成するのくテープキャステ
ィング法を用いるときは、所定の厚さと組成を持つ薄い
テープを積層して所望とされる電解質組成と構造構成と
なすことができる。このような電極Ｇ解バリアーの孔直
径が約３ミクロン以下であるとき、この溶解バリアーは
同時に電極ガスに対する気泡・くリアーとしても役立つ
。
維及び粒子が本発明による電解質への犠性金属又はシー
ドの沈澱サイトとして用いることができる。犠性金属又
はシードの沈設サイトは電解質の成形加工においてその
プレス成形直前に所望とされる場所に入れることができ
る。薄い゛電解質構造体を形成するのくテープキャステ
ィング法を用いるときは、所定の厚さと組成を持つ薄い
テープを積層して所望とされる電解質組成と構造構成と
なすことができる。このような電極Ｇ解バリアーの孔直
径が約３ミクロン以下であるとき、この溶解バリアーは
同時に電極ガスに対する気泡・くリアーとしても役立つ
。
中性の電解質条件を与えるようにして燃料電池を作動さ
せると、低下した電極溶解が達成される。
せると、低下した電極溶解が達成される。
この燃料電池は約０．５〜１．５気圧の二酸化炭素分圧
により作動させるのが好ましい。
により作動させるのが好ましい。
低電極金属溶解度を持つ電解質の使用が有利である。Ｌ
ｉ−Ｎａ 炭酸塩電解質の使用が溶融炭酸塩燃料電池
におけるＬｉ−に炭酸塩電極に比較してニッケルカソー
ドの溶解を低下させる。
ｉ−Ｎａ 炭酸塩電解質の使用が溶融炭酸塩燃料電池
におけるＬｉ−に炭酸塩電極に比較してニッケルカソー
ドの溶解を低下させる。
１つの電極において酸化が起こシ、第二の電極において
還元が起こるボルタ電池の２つの金属電極間の電解質へ
の電極金属の溶解低下法について述べ、有効であること
を示した。この方法は電池の作動前に電解質に電極金属
溶解低下剤を加えることによって行われる。電極金属宕
、憐低下剤に犠性電極金属、電極金属の１種との共通イ
オン効果を促進する金属、電極金属に対する沈澱サイト
として役立つシード金属粒子及びそれらの組み合せより
成る群から選ぶことができる。電解質中の電極金属の溶
解の改良された低下は約０．５〜約１．５気圧の二酸化
炭素分圧で与えられる電解質の酸／塩基条件下でのセル
の作動によっても更に達成される。更に、溶融アルカリ
金属炭酸塩電解質の燃料電池における電極金属の溶解低
下はアルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウム、炭昨カ
リウム及びそれらの混合物であるときに得られることが
見い出された。本発明はまた電極金属の溶解を低下させ
るように作用するボルタ電池用の対応する電解質も包含
する。
還元が起こるボルタ電池の２つの金属電極間の電解質へ
の電極金属の溶解低下法について述べ、有効であること
を示した。この方法は電池の作動前に電解質に電極金属
溶解低下剤を加えることによって行われる。電極金属宕
、憐低下剤に犠性電極金属、電極金属の１種との共通イ
オン効果を促進する金属、電極金属に対する沈澱サイト
として役立つシード金属粒子及びそれらの組み合せより
成る群から選ぶことができる。電解質中の電極金属の溶
解の改良された低下は約０．５〜約１．５気圧の二酸化
炭素分圧で与えられる電解質の酸／塩基条件下でのセル
の作動によっても更に達成される。更に、溶融アルカリ
金属炭酸塩電解質の燃料電池における電極金属の溶解低
下はアルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウム、炭昨カ
リウム及びそれらの混合物であるときに得られることが
見い出された。本発明はまた電極金属の溶解を低下させ
るように作用するボルタ電池用の対応する電解質も包含
する。
以上１本発明をある種の好ましい態様に関連して述べ、
そして多くの１細部を例証のために説明したが１本発明
は更に池の態様も可能であること。
そして多くの１細部を例証のために説明したが１本発明
は更に池の態様も可能であること。
及び既述の、ｆ■部のあるものは本発明の基本的な原理
から離れない範囲でかなり変更できることは当業者には
明らかであろう。
から離れない範囲でかなり変更できることは当業者には
明らかであろう。
第１図は本発明の１つの態様による。ニッケルシード粒
子を有する電解質構造体の一部の、燃料電池作動前の断
面顕微鏡写真であシ、そして第２図は第１図の電解質構
造体の、同燃料電池の２０００時間作動後の同様の断面
顕微鏡写真である。 （外４名） 図面の浄書（内容に亥更り°乙ン ＃ｆ 図 基２開 手続補正書（方式） ％式％： ３、補正をする者 事件との関係 出 願 人 住所 名 称 インステイチェート・オブ・ガス・テクノロ
ジー４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和６２年 発月２Ｓ口（発送
日）６、補正の対象 （ヌ１１仏） （１） 明細書第３４頁の〔図面の簡単な説明〕の欄
を次の通り補正する。 「第１図は本発明の１つの態様による電解質構造体の一
部の断面を示し、その中に含まれる金属シー１粒子とし
てのニッケル粒子の構造と分布を示す顕微鏡写真であり
、そして第２図は第１図の電解質構造体を含む燃料電池
の２００口時開時間作動後同電解質構造体中に含まれる
金属シード粒子としてのニッケル粒子の構造と分布を示
す同様の断面顕微鏡写真であ）。」以 上 手続補正書 昭和６２年 ５月）ど日 昭和６２年特許願第３１５１５ 号 ２、発明の名称 電極の溶解低下 ６、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 ５、補正の対象 明細書の〔特許請求の範囲〕の欄 （別 紙） （１）明細書の〔特許請求の範囲〕の欄を下記の通り補
正する。 「（１）電極金属の溶解を低下させる溶融アルカリ金属
炭酸塩電解質燃料電池用電解質であって、該電解質は電
気化学的に活性な支持部材に加えて、該電池の作動前に
加えられた電極金属溶解低下剤？含み、該電極金属溶解
低下剤は犠性電極金属、該電極金属の１つとの共通イオ
ン効果を促進する金属、該電極金属に対する沈澱サイト
として役立つシード金属粒子及びそれらの組み合せより
成る群から選ばれることを特徴とする前記電解質。 （２）該電極金属溶解低下剤が電極の金属と同一の犠性
金属から成る特許請求の範囲第１項記載の電解質。 （３）該電極金属溶解低下剤が電極金属の１つとの共通
イオン効果を促進する金属から成る特許請求の範囲第１
項記載の電解質。 （４）該犠性金属が該電解質の酸化ゾーンにその酸化／
還元境界からカソードの方に向って与えられている特許
請求の範囲第１項記載の電解質。 （５）該燃料電池が主としてニッケルから成るカソード
を有し、該カソードニッケルの溶解低下剤が該電解質の
酸化ゾーンにその酸化／還元境界から該カソードの方に
向って与えられた犠性ニッケルから成る特許請求の範囲
第１項記載の方法。 （６）該アルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウム、炭
酸ナトリウム及び両者の混合物から成る特許請求の範囲
第５項記載の電解質。 （７）該ニッケル溶解低下剤が約３ミクロン以下の平均
孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求の範囲第
１項記載の電解質。 （８）該電極金属溶解低下剤が該電極金属に対する沈澱
サイトとして役立つシード金属粒子から成り、該シード
粒子は約０．１〜約１０ミクロンの平均直径を有してい
る特許請求の範囲第１項記載の電解質。 （９）該シード金属粒子が該電解質中でその酸化／還元
境界の領域内にその境界から約２〜約２０ミルの深さま
で与えられている特許請求の範囲第８項記載の電解質。 （１０）該燃料電池がニッケルから成るカソードを有し
、該カソードニッケル溶解低下剤が該カソードニッケル
に対する沈澱サイトとして役立つシード金属粒子から成
り、該シード粒子は約０１〜約１０ミクロンの平均直径
を有し、そして酸化／還元境界の領域内に該境界から約
２〜約２０ミルの深さまで配置されている特許請求の範
囲第１項記載の電解質。 （１」）該アルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウム、
炭酸ナトリウム及び両者の混合物から成る特許請求の範
囲第１０項記載の電解質。 （１２）該ニッケル溶解低下剤が約３ミクロン以下の平
均孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求の範囲
第１０項記載の電解質。 （］３）該電極金属溶解低下剤が該電極の平均孔寸法よ
り小さい孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求
の範囲第１項記載の電解質。 （］滲 該電極金属溶解低下剤の多孔質構造体が約５
ミクロン以下の平均孔寸法を有している特許請求の範囲
第１項記載の電解質。 （１５） １つの金属電極で酸化反応が起こり、第二
の金属電極で還元反応が起こる溶融アルカリ金属炭酸塩
電解質燃料電池の２つの金属電極間での電極金属の電解
質への溶解低下法にして、該燃料電池の作動前に該電解
質に犠性電極金属、該電極金属の１つとの共通イオン効
果を促進する金属、該電極金属に対して沈澱サイトとし
て役立つシード金属粒子及びそれらの組み合せより成る
群から選ばれる電極金属溶解低下剤を加えることを特徴
とする前記方法。 （］６）該電極金属溶解低下剤が電極の金属と同一の犠
性金属から成る特許請求の範囲第１５項記載°ｙ″２・
与 （］７）該電極金属溶解低下剤が電極金属の１つの共通
イオン効果を促進する金属から成る特許請求の範囲第１
５項記載の方法。 （］８）該犠性金属が該電解質の酸化ゾーンにその酸化
／還元境界からカソードの方に向って与えられている特
許請求の範囲第１５項記載の方法。 （１９）該燃料電池が主としてニッケルから成るカソー
ドを有し、該カソードニッケルの溶解低下剤が該電解質
の酸化ゾーンにその酸化／還元境界から該カソードの方
に向って与えられた犠性ニッケルから成る特許請求の範
囲第１５項記載の方法。 （２０）該アルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウム、
炭酸ナトリウム及び両者の混合物から成る特許請求の範
囲第１９項記載の方法。 （２Ｌ）該燃料電池の作動中、該電解質の酸／塩基条件
を約０．５〜約１．５気圧の二酸化炭素分圧で中性近辺
に維持する特許請求の範囲第１９項記載の方法。 （２２） 該ニッケル溶解低下剤が約６ミクロン以下
の平均孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求の
範囲第１９項記載の方法。 （２３）該燃料電池が主としてニッケルから成るカソー
ドを有する特許請求の範囲第１５項記載の方法。 （卸 該電極金属溶解低下剤が該電極金属に対する沈澱
サイトとして役立つシード金属粒子から成り、該シード
粒子は約０．１〜約１０ミクロンの平均直径を有してい
る特許請求の範囲第１５項記載の方法。 （（５）該シード金属粒子が該電解質中でその酸化／還
元境界の領域内にその境界から約２〜約２０ミルの深さ
まで与えられている特許請求の範囲第１５項記載の方法
。 （（５）該燃料電池がニッケルから成る刀ソードを有し
、該カソードニッケル溶解低下剤が該カソードニッケル
に対する沈澱サイトとして役立つシード金属粒子から成
り、該シード粒子は約０．１〜約１０ミクロンの平均直
径を有し、そして酸化／還元境界の領域内に該境界から
約２〜約２０ミルの深さまで配置される特許請求の範囲
第１５項記載の方法。 （２７） 該アルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウ
ム、炭酸す） ＩＪウム及び両者の混合物から成る特許
請求の範囲第２６項記載の方法。 （２８）該燃料電池の作動中、該電解質の酸／塩基条件
を約０．５〜約１．５気圧の二酸化炭素分圧で中性近辺
に維持する特許請求の範囲第２６項記載の方法。 （９）該ニッケル溶解低下剤が約６ミクロン以下の平均
孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求の範囲第
２６項記載の方法。 （３０）該電極金属溶解低下剤が該電極の平均孔寸法よ
り小さい孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求
の範囲第１５項記載の方法。 （３１）該電極金属溶解低下剤の多孔質構造体が約６ミ
クロン以下の平均孔寸法を有している特許請求の範囲第
３０項記載の方法。 （３２） １つの金属電極で酸化反応が起こり、第二
の金属電極で還元反応が起こる溶融アルカリ金属炭酸塩
電解質燃料電池の２つの金属電極間での電極金属の電解
質への溶解低下法にして、該燃料電池の作動中核電解質
の醒／塩基条件を約０．５〜約１．５気圧の二酸化炭素
分圧で中性付近に維持することを特徴とする前記方法。 」
子を有する電解質構造体の一部の、燃料電池作動前の断
面顕微鏡写真であシ、そして第２図は第１図の電解質構
造体の、同燃料電池の２０００時間作動後の同様の断面
顕微鏡写真である。 （外４名） 図面の浄書（内容に亥更り°乙ン ＃ｆ 図 基２開 手続補正書（方式） ％式％： ３、補正をする者 事件との関係 出 願 人 住所 名 称 インステイチェート・オブ・ガス・テクノロ
ジー４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和６２年 発月２Ｓ口（発送
日）６、補正の対象 （ヌ１１仏） （１） 明細書第３４頁の〔図面の簡単な説明〕の欄
を次の通り補正する。 「第１図は本発明の１つの態様による電解質構造体の一
部の断面を示し、その中に含まれる金属シー１粒子とし
てのニッケル粒子の構造と分布を示す顕微鏡写真であり
、そして第２図は第１図の電解質構造体を含む燃料電池
の２００口時開時間作動後同電解質構造体中に含まれる
金属シード粒子としてのニッケル粒子の構造と分布を示
す同様の断面顕微鏡写真であ）。」以 上 手続補正書 昭和６２年 ５月）ど日 昭和６２年特許願第３１５１５ 号 ２、発明の名称 電極の溶解低下 ６、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 ５、補正の対象 明細書の〔特許請求の範囲〕の欄 （別 紙） （１）明細書の〔特許請求の範囲〕の欄を下記の通り補
正する。 「（１）電極金属の溶解を低下させる溶融アルカリ金属
炭酸塩電解質燃料電池用電解質であって、該電解質は電
気化学的に活性な支持部材に加えて、該電池の作動前に
加えられた電極金属溶解低下剤？含み、該電極金属溶解
低下剤は犠性電極金属、該電極金属の１つとの共通イオ
ン効果を促進する金属、該電極金属に対する沈澱サイト
として役立つシード金属粒子及びそれらの組み合せより
成る群から選ばれることを特徴とする前記電解質。 （２）該電極金属溶解低下剤が電極の金属と同一の犠性
金属から成る特許請求の範囲第１項記載の電解質。 （３）該電極金属溶解低下剤が電極金属の１つとの共通
イオン効果を促進する金属から成る特許請求の範囲第１
項記載の電解質。 （４）該犠性金属が該電解質の酸化ゾーンにその酸化／
還元境界からカソードの方に向って与えられている特許
請求の範囲第１項記載の電解質。 （５）該燃料電池が主としてニッケルから成るカソード
を有し、該カソードニッケルの溶解低下剤が該電解質の
酸化ゾーンにその酸化／還元境界から該カソードの方に
向って与えられた犠性ニッケルから成る特許請求の範囲
第１項記載の方法。 （６）該アルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウム、炭
酸ナトリウム及び両者の混合物から成る特許請求の範囲
第５項記載の電解質。 （７）該ニッケル溶解低下剤が約３ミクロン以下の平均
孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求の範囲第
１項記載の電解質。 （８）該電極金属溶解低下剤が該電極金属に対する沈澱
サイトとして役立つシード金属粒子から成り、該シード
粒子は約０．１〜約１０ミクロンの平均直径を有してい
る特許請求の範囲第１項記載の電解質。 （９）該シード金属粒子が該電解質中でその酸化／還元
境界の領域内にその境界から約２〜約２０ミルの深さま
で与えられている特許請求の範囲第８項記載の電解質。 （１０）該燃料電池がニッケルから成るカソードを有し
、該カソードニッケル溶解低下剤が該カソードニッケル
に対する沈澱サイトとして役立つシード金属粒子から成
り、該シード粒子は約０１〜約１０ミクロンの平均直径
を有し、そして酸化／還元境界の領域内に該境界から約
２〜約２０ミルの深さまで配置されている特許請求の範
囲第１項記載の電解質。 （１」）該アルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウム、
炭酸ナトリウム及び両者の混合物から成る特許請求の範
囲第１０項記載の電解質。 （１２）該ニッケル溶解低下剤が約３ミクロン以下の平
均孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求の範囲
第１０項記載の電解質。 （］３）該電極金属溶解低下剤が該電極の平均孔寸法よ
り小さい孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求
の範囲第１項記載の電解質。 （］滲 該電極金属溶解低下剤の多孔質構造体が約５
ミクロン以下の平均孔寸法を有している特許請求の範囲
第１項記載の電解質。 （１５） １つの金属電極で酸化反応が起こり、第二
の金属電極で還元反応が起こる溶融アルカリ金属炭酸塩
電解質燃料電池の２つの金属電極間での電極金属の電解
質への溶解低下法にして、該燃料電池の作動前に該電解
質に犠性電極金属、該電極金属の１つとの共通イオン効
果を促進する金属、該電極金属に対して沈澱サイトとし
て役立つシード金属粒子及びそれらの組み合せより成る
群から選ばれる電極金属溶解低下剤を加えることを特徴
とする前記方法。 （］６）該電極金属溶解低下剤が電極の金属と同一の犠
性金属から成る特許請求の範囲第１５項記載°ｙ″２・
与 （］７）該電極金属溶解低下剤が電極金属の１つの共通
イオン効果を促進する金属から成る特許請求の範囲第１
５項記載の方法。 （］８）該犠性金属が該電解質の酸化ゾーンにその酸化
／還元境界からカソードの方に向って与えられている特
許請求の範囲第１５項記載の方法。 （１９）該燃料電池が主としてニッケルから成るカソー
ドを有し、該カソードニッケルの溶解低下剤が該電解質
の酸化ゾーンにその酸化／還元境界から該カソードの方
に向って与えられた犠性ニッケルから成る特許請求の範
囲第１５項記載の方法。 （２０）該アルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウム、
炭酸ナトリウム及び両者の混合物から成る特許請求の範
囲第１９項記載の方法。 （２Ｌ）該燃料電池の作動中、該電解質の酸／塩基条件
を約０．５〜約１．５気圧の二酸化炭素分圧で中性近辺
に維持する特許請求の範囲第１９項記載の方法。 （２２） 該ニッケル溶解低下剤が約６ミクロン以下
の平均孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求の
範囲第１９項記載の方法。 （２３）該燃料電池が主としてニッケルから成るカソー
ドを有する特許請求の範囲第１５項記載の方法。 （卸 該電極金属溶解低下剤が該電極金属に対する沈澱
サイトとして役立つシード金属粒子から成り、該シード
粒子は約０．１〜約１０ミクロンの平均直径を有してい
る特許請求の範囲第１５項記載の方法。 （（５）該シード金属粒子が該電解質中でその酸化／還
元境界の領域内にその境界から約２〜約２０ミルの深さ
まで与えられている特許請求の範囲第１５項記載の方法
。 （（５）該燃料電池がニッケルから成る刀ソードを有し
、該カソードニッケル溶解低下剤が該カソードニッケル
に対する沈澱サイトとして役立つシード金属粒子から成
り、該シード粒子は約０．１〜約１０ミクロンの平均直
径を有し、そして酸化／還元境界の領域内に該境界から
約２〜約２０ミルの深さまで配置される特許請求の範囲
第１５項記載の方法。 （２７） 該アルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウ
ム、炭酸す） ＩＪウム及び両者の混合物から成る特許
請求の範囲第２６項記載の方法。 （２８）該燃料電池の作動中、該電解質の酸／塩基条件
を約０．５〜約１．５気圧の二酸化炭素分圧で中性近辺
に維持する特許請求の範囲第２６項記載の方法。 （９）該ニッケル溶解低下剤が約６ミクロン以下の平均
孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求の範囲第
２６項記載の方法。 （３０）該電極金属溶解低下剤が該電極の平均孔寸法よ
り小さい孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求
の範囲第１５項記載の方法。 （３１）該電極金属溶解低下剤の多孔質構造体が約６ミ
クロン以下の平均孔寸法を有している特許請求の範囲第
３０項記載の方法。 （３２） １つの金属電極で酸化反応が起こり、第二
の金属電極で還元反応が起こる溶融アルカリ金属炭酸塩
電解質燃料電池の２つの金属電極間での電極金属の電解
質への溶解低下法にして、該燃料電池の作動中核電解質
の醒／塩基条件を約０．５〜約１．５気圧の二酸化炭素
分圧で中性付近に維持することを特徴とする前記方法。 」
Claims (32)
- （１）電極金属の溶解を低下させる溶融アルカリ金属炭
酸塩電解質燃料電池用電解質であって、該電解質は電気
化学的に活性な支持部材に加えて、該電池の作動前に加
えられた電極金属溶解低下剤を含み、該電極金属溶解低
下剤は犠性電極金属、該電極金属の１つとの共通イオン
効果を促進する金属、該電極金属に対する沈澱サイトと
して役立つシード金属粒子及びそれらの組み合せより成
る群から選ばれることを特徴とする前記電解質。 - （２）該電極金属溶解低下剤が電極の金属と同一の犠性
金属から成る特許請求の範囲第１項記載の電解質。 - （３）該電極金属溶解低下剤が電極金属の１つとの共通
イオン効果を促進する金属から成る特許請求の範囲第１
項記載の電解質。 - （４）該犠性金属が該電解質の酸化ゾーンにその酸化／
還元境界からカソードの方に向って与えられている特許
請求の範囲第１項記載の電解質。 - （５）該燃料電池が主としてニッケルから成るカソード
を有し、該カソードニッケルの溶解低下剤が該電解質の
酸化ゾーンにその酸化／還元境界から該カソードの方に
向って与えられた犠性ニッケルから成る特許請求の範囲
第１項記載の方法。 - （６）該アルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウム、炭
酸ナトリウム及び両者の混合物から成る特許請求の範囲
第５項記載の電解質。 - （７）該ニッケル溶解低下剤が約３ミクロン以下の平均
孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求の範囲第
１項記載の電解質。 - （８）該電極金属溶解低下剤が該電極金属に対する沈澱
サイトとして役立つシード金属粒子から成り、該シード
粒子は約０．１〜約１０ミクロンの平均直径を有してい
る特許請求の範囲第１項記載の電解質。 - （９）該シード金属粒子が該電解質中でその酸化／還元
境界の領域内にその境界から約２〜約２０ミルの深さま
で与えられている特許請求の範囲第８項記載の電解質。 - （１０）該燃料電池がニッケルから成るカソードを有し
、該カソードニッケル溶解低下剤が該カソードニッケル
に対する沈澱サイトとして役立つシード金属粒子から成
り、該シード粒子は約０．１〜約１０ミクロンの平均直
径を有し、そして酸化／還元境界の領域内に該境界から
約２〜約２０ミルの深さまで配置されている特許請求の
範囲第１項記載の電解質。 - （１１）該アルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウム、
炭酸ナトリウム及び両者の混合物から成る特許請求の範
囲第１０項記載の電解質。 - （１２）該ニッケル溶解低下剤が約３ミクロン以下の平
均孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求の範囲
第１０項記載の電解質。 - （１３）該電極金属溶解低下剤が該電極の平均孔寸法よ
り小さい孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求
の範囲第１項記載の電解質。 - （１４）該電極金属溶解低下剤の多孔質構造体が約３ミ
クロン以下の平均孔寸法を有している特許請求の範囲第
１項記載の電解質。 - （１５）１つの金属電極で酸化反応が起こり、第二の金
属電極で還元反応が起こる溶融アルカリ金属炭酸塩電解
質燃料電池の２つの金属電解質間での電極金属の電解質
への溶解低下法にして、該燃料電池の作動前に該電解質
に犠性電極金属、該電極金属の１つとの共通イオン効果
を促進する金属、該電極金属に対して沈澱サイトとして
役立つシード金属粒子及びそれらの組み合せより成る群
から選ばれる電極金属溶解低下剤を加えることを特徴と
する前記方法。 - （１６）該電極金属溶解低下剤が電極の金属と同一の犠
性金属から成る特許請求の範囲第１５項記載の方法。 - （１７）該電極金属溶解低下剤が電極金属の１つの共通
イオン効果を促進する金属から成る特許請求の範囲第１
５項記載の方法。 - （１８）該犠性金属が該電解質の酸化ゾーンにその酸化
／還元境界からカソードの方に向って与えられている特
許請求の範囲第１５項記載の方法。 - （１９）該燃料電池が主としてニッケルから成るカソー
ドを有し、該カソードニッケルの溶解低下剤が該電解質
の酸化ゾーンにその酸化／還元境界から該カソードの方
に向って与えられた犠性ニッケルから成る特許請求の範
囲第１５項記載の方法。 - （２０）該アルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウム、
炭酸ナトリウム及び両者の混合物から成る特許請求の範
囲第１９項記載の方法。 - （２１）該燃料電池の作動中、該電解質の酸／塩基条件
を約０．５〜約１．５気圧の二酸化炭素分圧で中性近辺
に維持する特許請求の範囲第１９項記載の方法。 - （２２）該ニッケル溶解低下剤が約３ミクロン以下の平
均孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求の範囲
第１９項記載の方法。 - （２３）該燃料電池が主としてニッケルから成るカソー
ドを有する特許請求の範囲第１５項記載の方法。 - （２４）該電極金属溶解低下剤が該電極金属に対する沈
澱サイトとして役立つシード金属粒子から成り、該シー
ド粒子は約０．１〜約１０ミクロンの平均直径を有して
いる特許請求の範囲第１５項記載の方法。 - （２５）該シード金属粒子が該電解質中でその酸化／還
元境界の領域内にその境界から約２〜約２０ミルの深さ
まで与えられている特許請求の範囲第１５項記載の方法
。 - （２６）該燃料電池がニッケルから成るカソードを有し
、該カソードニッケル溶解低下剤が該カソードニッケル
に対する沈澱サイトとして役立つシード金属粒子から成
り、該シード粒子は約０．１〜約１０ミクロンの平均直
径を有し、そして酸化／還元境界の領域内に該境界から
約２〜約２０ミルの深さまで配置される特許請求の範囲
第１５項記載の方法。 - （２７）該アルカリ金属炭酸塩電解質が炭酸リチウム、
炭酸ナトリウム及び両者の混合物から成る特許請求の範
囲第２６項記載の方法。 - （２８）該燃料電池の作動中、該電解質の酸／塩基条件
を約０．５〜約１．５気圧の二酸化炭素分圧で中性近辺
に維持する特許請求の範囲第２６項記載の方法。 - （２９）該ニッケル溶解低下剤が約３ミクロン以下の平
均孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求の範囲
第２６項記載の方法。 - （３０）該電極金属溶解低下剤が該電極の平均孔寸法よ
り小さい孔寸法を有する多孔質構造体から成る特許請求
の範囲第１５項記載の方法。 - （３１）該電極金属溶解低下剤の多孔質構造体が約３ミ
クロン以下の平均孔寸法を有している特許請求の範囲第
３０項記載の方法。 - （３２）１つの金属電極で酸化反応が起こり、第二の金
属電極で還元反応が起こる溶融アルカリ金属炭酸塩電解
質燃料電池の２つの金属電解質間での電極金属の電解質
への溶解低下法にして、該燃料電池の作動中該電解質の
酸／塩基条件を約０．５〜約１．５気圧の二酸化炭素分
圧で中性付近に維持することを特徴とする前記方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US06/838,960 US4663250A (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | Reduction of electrode dissolution |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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