JPS6282657A - 溶融炭酸塩燃料電池の電解質板 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池の電解質板Info
- Publication number
- JPS6282657A JPS6282657A JP60224317A JP22431785A JPS6282657A JP S6282657 A JPS6282657 A JP S6282657A JP 60224317 A JP60224317 A JP 60224317A JP 22431785 A JP22431785 A JP 22431785A JP S6282657 A JPS6282657 A JP S6282657A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte plate
- particle size
- lithium aluminate
- inner layer
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
- H01M8/0295—Matrices for immobilising electrolyte melts
-
- 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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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】
〔発明の属する技術分野〕
この発明はアルミン酸リチウム粉末を電解質保持材とし
て用いる溶融炭酸塩燃料電池の電解質板ｌこ関する。
て用いる溶融炭酸塩燃料電池の電解質板ｌこ関する。
一般の溶融炭酸塩型燃料電池は第３図に示すように、を
解質板３を挾んで配置されたアノード電極４．カソード
電極５．ガス分離板ｌ及び２．波形の集電板６及び７（
６，７の波形方向は互いに直角）等から成っている。電
解質板３は通常、電解質塩と該塩の保持材であるアルミ
ン酸リチウム粉末と、場合によっては強度を高めるため
の繊維状物質から成る。アルミン酸リチウム粉末として
は、電解質塩の保持性を高める必要上、通常粒径のでき
るだけ小さいもの（０，５μ以下）が選定される。これ
は粒径を小さくすると細孔径が小さくなり、したがって
浸透圧が高くなり、液状状態で塩が良く保持されるため
である。しかしながら、このものを用いた電解質板には
次の欠点があることがわかった〇 ■電解質板が固くもろくなり、ヒートサイクルに対して
割れやすくなる。これを防ぐために通常アルミナ繊維等
を混合するが、十分な効果が得られてない。
解質板３を挾んで配置されたアノード電極４．カソード
電極５．ガス分離板ｌ及び２．波形の集電板６及び７（
６，７の波形方向は互いに直角）等から成っている。電
解質板３は通常、電解質塩と該塩の保持材であるアルミ
ン酸リチウム粉末と、場合によっては強度を高めるため
の繊維状物質から成る。アルミン酸リチウム粉末として
は、電解質塩の保持性を高める必要上、通常粒径のでき
るだけ小さいもの（０，５μ以下）が選定される。これ
は粒径を小さくすると細孔径が小さくなり、したがって
浸透圧が高くなり、液状状態で塩が良く保持されるため
である。しかしながら、このものを用いた電解質板には
次の欠点があることがわかった〇 ■電解質板が固くもろくなり、ヒートサイクルに対して
割れやすくなる。これを防ぐために通常アルミナ繊維等
を混合するが、十分な効果が得られてない。
■電解質板が固いため電極とのなじみが悪く、電極性能
を十分発揮しえない。
を十分発揮しえない。
一方、本発明者達はこの点を解決するためｌこ努力した
結果１粒径を従前より大きくしたアルミン酸リチウム粉
末を用いること、特に０．５〜１μｍ程度のものはヒー
トサイクルにも割れに＜＜、電極とのなじみが良く、し
かも適度の液保持性を有することを見いだした。これら
の特徴が出現する理由は、粒径の小さなものが密につま
った状態では。
結果１粒径を従前より大きくしたアルミン酸リチウム粉
末を用いること、特に０．５〜１μｍ程度のものはヒー
トサイクルにも割れに＜＜、電極とのなじみが良く、し
かも適度の液保持性を有することを見いだした。これら
の特徴が出現する理由は、粒径の小さなものが密につま
った状態では。
粒子間のすべりが悪く熱膨張、収ａｔこ追従できないの
に比べ、粒子が大きい場合は粒子同志の接触面積が小さ
く、したがって粒子間のすべりがよく、ヒートサイクル
に対し粒子間のすべりにより、膨張、収縮に追従できる
ためであると考える。また電極とのなじみについても、
粒子がすべりやすいため、電極表面の細かな凹部にアル
ミン酸リチウムがすべり込むことによって十分な接触が
得られるためと考える。
に比べ、粒子が大きい場合は粒子同志の接触面積が小さ
く、したがって粒子間のすべりがよく、ヒートサイクル
に対し粒子間のすべりにより、膨張、収縮に追従できる
ためであると考える。また電極とのなじみについても、
粒子がすべりやすいため、電極表面の細かな凹部にアル
ミン酸リチウムがすべり込むことによって十分な接触が
得られるためと考える。
しかしながら、粒径０．５〜１μ程度のアルミン酸リチ
ウムを用いた電解質板にも次のような欠点があることが
わかってきた。すなわちこの粒径のアルミン酸リチウム
は粒子間のすべりが良いため、長時間運転を行うと、第
４図に示すように電解質板が徐々にクリープしてセルの
外に垂れ下がり、ついにはガス供給口８及び排出口９を
塞いでしまうことが判った。
ウムを用いた電解質板にも次のような欠点があることが
わかってきた。すなわちこの粒径のアルミン酸リチウム
は粒子間のすべりが良いため、長時間運転を行うと、第
４図に示すように電解質板が徐々にクリープしてセルの
外に垂れ下がり、ついにはガス供給口８及び排出口９を
塞いでしまうことが判った。
この発明は上記に述べた従来の欠点を除き、ヒートサイ
クルに対し割れ（こ＜＜、電極とのなじみがよく、しか
もクリープしζこくい電解質板を提供することを目的と
する。
クルに対し割れ（こ＜＜、電極とのなじみがよく、しか
もクリープしζこくい電解質板を提供することを目的と
する。
Ｃ発明の要点〕
この目的は本発明によれば、電解質板を内層と外層に分
け、内層には粒径の小さなアルミンＩｌｌ １１チウム
を保持材として用い、外層には粒径のより大きなアルミ
ン酸リチウムを保持材として用いることｌこより達成さ
れる。すなわち、電極と接する外層は電極とのなじみが
よく、かつ割れにくい層、内層はクリープしにくい鳩と
して、両層の利点を生かした電解質板を得ようとするも
のである。
け、内層には粒径の小さなアルミンＩｌｌ １１チウム
を保持材として用い、外層には粒径のより大きなアルミ
ン酸リチウムを保持材として用いることｌこより達成さ
れる。すなわち、電極と接する外層は電極とのなじみが
よく、かつ割れにくい層、内層はクリープしにくい鳩と
して、両層の利点を生かした電解質板を得ようとするも
のである。
以下に本発明の実施例を従来のものと比較しつつ説明す
る。
る。
〈実施例１〉
粒径０．５〜Ｉμｍの範囲のアルミン酸リチウム間ｗｔ
％に、炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合炭酸塩（６０
：４０．モル比）５０ｗｔ％を加え混合し外層材料とし
た。一方、粒径０．１〜０．５μｍの範囲のアルミン酸
リチウム５Ｑｗｔ％に上と同じ混合炭酸塩５Ｑｗｔ％を
加え混合し内Ｊ□□□材料とした。次に、金型に外層材
料を０．５ ｓｒａ原に充填した後、その上に内層材料
を２酎原ｌこ充填し、さらにその上ｌこ外ノー材料を０
．５１鎮原に充積し、圧力１００隻−Ｇ、温度５５０°
Ｃで加圧成型し、Ｐ’ １図に示すような内ノ（→１０
及び外ｊ＠１１から成る電解質板を作成した。
％に、炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合炭酸塩（６０
：４０．モル比）５０ｗｔ％を加え混合し外層材料とし
た。一方、粒径０．１〜０．５μｍの範囲のアルミン酸
リチウム５Ｑｗｔ％に上と同じ混合炭酸塩５Ｑｗｔ％を
加え混合し内Ｊ□□□材料とした。次に、金型に外層材
料を０．５ ｓｒａ原に充填した後、その上に内層材料
を２酎原ｌこ充填し、さらにその上ｌこ外ノー材料を０
．５１鎮原に充積し、圧力１００隻−Ｇ、温度５５０°
Ｃで加圧成型し、Ｐ’ １図に示すような内ノ（→１０
及び外ｊ＠１１から成る電解質板を作成した。
く実施例２〉
粒径０．５〜１μｍのアルミンＱＩ ＩＪチウムにアル
コールとテフロン結着剤を加え、混線後Ｑ、３１１１原
のシート状Ｉこ成形した。また粒径０．１〜０．５μの
アルミン酸リチウムにアルコールとテフロン結着剤を加
え、混練後１龍原のシート状に成形した。次に後者のシ
ートを前者のシートで両側より挾み、３５０℃でホップ
ブレスした後、さらに５００℃で結溜則を揮散させ、同
時に前記実施ｐ” ｔと同じ混合炭酸塩を含浸させて電
解質板を作成した。
コールとテフロン結着剤を加え、混線後Ｑ、３１１１原
のシート状Ｉこ成形した。また粒径０．１〜０．５μの
アルミン酸リチウムにアルコールとテフロン結着剤を加
え、混練後１龍原のシート状に成形した。次に後者のシ
ートを前者のシートで両側より挾み、３５０℃でホップ
ブレスした後、さらに５００℃で結溜則を揮散させ、同
時に前記実施ｐ” ｔと同じ混合炭酸塩を含浸させて電
解質板を作成した。
く比較例１〉
ｍｉｏ、ｉ〜０．５μｍのアルミン酸リチウム５Ｑｗｔ
％に、炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合炭酸塩（６０
：４０．モル比）ｓｏｆｔ％を加え混合して得た材料を
、金型に３１図厚に充填し、圧力１００％Ｇ。
％に、炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合炭酸塩（６０
：４０．モル比）ｓｏｆｔ％を加え混合して得た材料を
、金型に３１図厚に充填し、圧力１００％Ｇ。
温度５５０°Ｃで加圧成型して電解質板を表作した。
〈比較例２〉
ｍ径０．５〜１，０μｍのアルミン酸リチウム５０ｗｔ
％を用い比較例１と同じ方法で電解質板を得た。
％を用い比較例１と同じ方法で電解質板を得た。
以上４例の電解質板を用いて電池を作成し、１５０〜で
連続放電を行った。結果を第２図に示す。
連続放電を行った。結果を第２図に示す。
同図にて明らかなように、実施例１．２は５００時間後
も安定した特性を示し、途中２回のヒートサイクル（室
温−６５０℃）に対しても特性低下はみられない。一方
、比較例１は初期から特性が若干低くかつ１回目のヒー
トサイクルで特性が急激に低下した。これは電解質板に
割れが発生したものと考えられる。また比較例２は比較
的安定した特性を示しているものの徐々に低下しており
、５００時間後の分解調査では、電解質板がクリープし
てガス供給隙間を半ば塞いでいた。特性低下の原因はこ
れによるガス供給量不足と考えられる。
も安定した特性を示し、途中２回のヒートサイクル（室
温−６５０℃）に対しても特性低下はみられない。一方
、比較例１は初期から特性が若干低くかつ１回目のヒー
トサイクルで特性が急激に低下した。これは電解質板に
割れが発生したものと考えられる。また比較例２は比較
的安定した特性を示しているものの徐々に低下しており
、５００時間後の分解調査では、電解質板がクリープし
てガス供給隙間を半ば塞いでいた。特性低下の原因はこ
れによるガス供給量不足と考えられる。
以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、電解
質板を内層と外層ζこ分け、内層は粒径の小さなアルミ
ン酸ｌｌチウムを塩保持材とし、外層は粒径の大きなア
ルミン酸リチウムを塩保持材とする構造１こしたことｌ
こより、ヒートサイクルに対し割れに＜＜、電極とのな
じみが良く、シたがって電極特性を十分に発揮でき、か
つクリープしにくい電解質板を提供することができる。
質板を内層と外層ζこ分け、内層は粒径の小さなアルミ
ン酸ｌｌチウムを塩保持材とし、外層は粒径の大きなア
ルミン酸リチウムを塩保持材とする構造１こしたことｌ
こより、ヒートサイクルに対し割れに＜＜、電極とのな
じみが良く、シたがって電極特性を十分に発揮でき、か
つクリープしにくい電解質板を提供することができる。
第１図は本発明の実施例を模式的に示す電解質板の縦断
面図、第２図は本発明の実施例による電池の連続数１１
ＩＣ特性図、第３図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池を示
す縦断面図、第４図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池にク
リープが生じた状態を示す縦断面図である。 ■、２：ガス分離板、：（、１２： ＠解質板、４．５
：＊極、６，７：波形集逼板、１０：ＩＥＩＩ４Ｊｔ板
の内層部、ＩＩ：電解質板の外層部。 ７′と ：＋’、３２１：ｒ□ｉ’Ｚ）ｘ １Ｌ Ｔｌ１７
：ｑ＋Ｂ’、；’＼・） 一′４′１ （２） ｆ Ｚ ９ ？３ｎ ｆ ４ 図
面図、第２図は本発明の実施例による電池の連続数１１
ＩＣ特性図、第３図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池を示
す縦断面図、第４図は従来の溶融炭酸塩型燃料電池にク
リープが生じた状態を示す縦断面図である。 ■、２：ガス分離板、：（、１２： ＠解質板、４．５
：＊極、６，７：波形集逼板、１０：ＩＥＩＩ４Ｊｔ板
の内層部、ＩＩ：電解質板の外層部。 ７′と ：＋’、３２１：ｒ□ｉ’Ｚ）ｘ １Ｌ Ｔｌ１７
：ｑ＋Ｂ’、；’＼・） 一′４′１ （２） ｆ Ｚ ９ ？３ｎ ｆ ４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）アルミン酸リチウム粉末を電解質保持材として用い
る溶融炭酸塩燃料電池の電解質板において、該電解質板
の内層に粒径の小さなアルミン酸リチウム粉末を用い、
電極と接する外層に内層より粒径の大きなアルミン酸リ
チウム粉末を用いることを特徴とする溶融炭酸塩燃料電
池の電解質板。 ２）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、内層の
アルミン酸リチウムの粒径は０．１〜０．５μｍであり
、外層の粒径は０．５〜１μｍであることを特徴とする
溶融炭酸塩燃料電池の電解質板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60224317A JPS6282657A (ja) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | 溶融炭酸塩燃料電池の電解質板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60224317A JPS6282657A (ja) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | 溶融炭酸塩燃料電池の電解質板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6282657A true JPS6282657A (ja) | 1987-04-16 |
Family
ID=16811853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60224317A Pending JPS6282657A (ja) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | 溶融炭酸塩燃料電池の電解質板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6282657A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5871564A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-28 | ユナイテツド・テクノロジ−ズ・コ−ポレイシヨン | 溶融炭酸塩燃料電池用マトリツクス材料 |
| JPS58129775A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-02 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPS58129781A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-02 | Hitachi Ltd | 溶融塩型燃料電池 |
| JPS61281469A (ja) * | 1985-06-06 | 1986-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池 |
-
1985
- 1985-10-08 JP JP60224317A patent/JPS6282657A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5871564A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-28 | ユナイテツド・テクノロジ−ズ・コ−ポレイシヨン | 溶融炭酸塩燃料電池用マトリツクス材料 |
| JPS58129775A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-02 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPS58129781A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-02 | Hitachi Ltd | 溶融塩型燃料電池 |
| JPS61281469A (ja) * | 1985-06-06 | 1986-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池 |
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