JPS63138658A - 溶融炭酸塩燃料電池の燃料極 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池の燃料極Info
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- JPS63138658A JPS63138658A JP61285229A JP28522986A JPS63138658A JP S63138658 A JPS63138658 A JP S63138658A JP 61285229 A JP61285229 A JP 61285229A JP 28522986 A JP28522986 A JP 28522986A JP S63138658 A JPS63138658 A JP S63138658A
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- electrode
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- fuel electrode
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
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- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
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- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
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- H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
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- 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
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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】
（イ）産業上の利用分野
この発明は溶融炭酸塩を電解質として用いる燃料電池の
燃料極に関するものである。
燃料極に関するものである。
（ロ）従来の技術
溶融炭酸塩型燃料電池の基本構成は、第１図に示すよう
にセラミックス（主にアルミン酸リチウム：Ｌ＋Ａｊ！
Ｏｘ）からなる多孔質構造体に溶融炭酸塩（主にＬ ｉ
ｚ ＣＯｓ −に２ ＣＯ３の２元系混合塩）を保持せ
しめた電解質板（１）と、その両側にニッケル又はニッ
ケル系合金からなる多孔性燃料極（２）及びニッケル酸
化物からなる多孔性酸化剤極（３）を配置してなる。
にセラミックス（主にアルミン酸リチウム：Ｌ＋Ａｊ！
Ｏｘ）からなる多孔質構造体に溶融炭酸塩（主にＬ ｉ
ｚ ＣＯｓ −に２ ＣＯ３の２元系混合塩）を保持せ
しめた電解質板（１）と、その両側にニッケル又はニッ
ケル系合金からなる多孔性燃料極（２）及びニッケル酸
化物からなる多孔性酸化剤極（３）を配置してなる。
発電時には天然ガス、石炭、メタノール等の炭化水素燃
料を改質したガスを燃料ガス（４）として燃料極（２）
に、また空気と炭酸ガスの混合ガスを酸化剤ガス（５）
として酸化剤極（３）に供給し、電池作動温度約６５０
°Ｃで電気化学反応を行わせる。
料を改質したガスを燃料ガス（４）として燃料極（２）
に、また空気と炭酸ガスの混合ガスを酸化剤ガス（５）
として酸化剤極（３）に供給し、電池作動温度約６５０
°Ｃで電気化学反応を行わせる。
しかしながら燃料極（２）として通常用いられる多孔性
二ンケル焼結板は、電池長期作動中高温高圧下で電極触
媒であるニッケル粒子同志で焼結が進行し、燃料極の気
孔径、形状等が変化する。その結果Ｍ、極反応の起る二
相界面の最適構成が雉ｔ、テされセく、電池特性劣化の
主な原因の１つとなっていた。
二ンケル焼結板は、電池長期作動中高温高圧下で電極触
媒であるニッケル粒子同志で焼結が進行し、燃料極の気
孔径、形状等が変化する。その結果Ｍ、極反応の起る二
相界面の最適構成が雉ｔ、テされセく、電池特性劣化の
主な原因の１つとなっていた。
このような問題を解決するため、特公昭６〇−１０４２
２号公報には形状安定剤としてクロム、フバル１、ジル
コニウム、アルミニウムなどを燃料極に添付するという
方法が提案されており、ニッケル矩、独の場合に比し電
池運転中の形状安定性は改善きれているものの未だ充分
とは云えなかった。
２号公報には形状安定剤としてクロム、フバル１、ジル
コニウム、アルミニウムなどを燃料極に添付するという
方法が提案されており、ニッケル矩、独の場合に比し電
池運転中の形状安定性は改善きれているものの未だ充分
とは云えなかった。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
この発明は従来のものに比し気孔径、形状などの変化が
より小さい改良された燃料極を提供し、電池特性の劣化
を抑制するものである。
より小さい改良された燃料極を提供し、電池特性の劣化
を抑制するものである。
（ニ）問題点を解決するための手段
この発明は燃料極の触媒全店に、電池の作動温度下で溶
融炭酸塩に対して化学的に安定なう〉・タニド希土類金
属を添加したものである。
融炭酸塩に対して化学的に安定なう〉・タニド希土類金
属を添加したものである。
（ホ）作用
この発明では主に二・７ケルよりなる燃料極触媒中にラ
ンタニド希土類金属が分散されているため、電池作動中
ニッケル粒子同志の焼結、疑集が進行し難くなり、長期
間に亘って気孔径、形状が安定化し、電池特性の劣化を
抑制することが可能となる。
ンタニド希土類金属が分散されているため、電池作動中
ニッケル粒子同志の焼結、疑集が進行し難くなり、長期
間に亘って気孔径、形状が安定化し、電池特性の劣化を
抑制することが可能となる。
（へ〉 実施例
本発明による燃料極の作成例について説明する。カーボ
ニルニッケル粉末（型式２５５）と金属ランタン（Ｌａ
）粉末とを重量比で９０．１０に混合し、この混合粉末
をメチルセルローズ水？Ｓｒ＆で混練してスラリー状と
したものをドクターブレード法によりノート状に成型し
た。得られたシートを乾燥後空気中で焼成してメチルヒ
ルローズを揮散させた後水素雰囲気中で焼結し燃料８ｉ
ｉ［これを（Ａ）とするコとした。
ニルニッケル粉末（型式２５５）と金属ランタン（Ｌａ
）粉末とを重量比で９０．１０に混合し、この混合粉末
をメチルセルローズ水？Ｓｒ＆で混練してスラリー状と
したものをドクターブレード法によりノート状に成型し
た。得られたシートを乾燥後空気中で焼成してメチルヒ
ルローズを揮散させた後水素雰囲気中で焼結し燃料８ｉ
ｉ［これを（Ａ）とするコとした。
比較のため、同上のカーボニルニッケル粉末と金属クロ
ム粉末とをｔｉ比で９０：１０に混合した粉末を用い、
及びカーボニッケル粉末のみを用い、夫々前記実施例と
同様の工程で対照燃料極（Ｂ）及び（Ｃ）を形成した。
ム粉末とをｔｉ比で９０：１０に混合した粉末を用い、
及びカーボニッケル粉末のみを用い、夫々前記実施例と
同様の工程で対照燃料極（Ｂ）及び（Ｃ）を形成した。
これら燃料極（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を夫々用いて有効作用
面精２５ｃｍ’の単ｔｉｎ（Ａ ’）（Ｂ ’）（Ｃ’
）に組立て、燃料ガスとして８０％Ｈ２−２０％ＣＯ２
の混合ガスを燃料極に、酸化剤ガスとして７０％ＡＩＲ
−３０％ＣＯ２の混合ガスを酸化剤極に夫、々供給し、
電池特性を測定した。
面精２５ｃｍ’の単ｔｉｎ（Ａ ’）（Ｂ ’）（Ｃ’
）に組立て、燃料ガスとして８０％Ｈ２−２０％ＣＯ２
の混合ガスを燃料極に、酸化剤ガスとして７０％ＡＩＲ
−３０％ＣＯ２の混合ガスを酸化剤極に夫、々供給し、
電池特性を測定した。
その結果が第２図の放電特性に示されている。
本発明電池（Ａ′）は初期電流密度１５０ ｍ Ａ ／
ｃｍ ’で０．８００Ｖの電池電圧を得た。その後連
続放電を行ったが５００時間経過後０．７９５Ｖの電池
電圧であった。一方前記対照燃料極（Ｂ）（Ｃ）を夫々
用いた電ｍ（Ｂ ’）（Ｃ’）ハ、初期電圧０．８００
ＶＧ、ｍ対し、５００時間経過後夫々０．７７０Ｖ及び
０．６５０ Ｖの電池電圧であった。
ｃｍ ’で０．８００Ｖの電池電圧を得た。その後連
続放電を行ったが５００時間経過後０．７９５Ｖの電池
電圧であった。一方前記対照燃料極（Ｂ）（Ｃ）を夫々
用いた電ｍ（Ｂ ’）（Ｃ’）ハ、初期電圧０．８００
ＶＧ、ｍ対し、５００時間経過後夫々０．７７０Ｖ及び
０．６５０ Ｖの電池電圧であった。
次に燃料極（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を用いて、温度６５０℃
、雰囲気８０％Ｈｚ ２０％Ｃｏ２下で２ｋｇ／ｃｍ
２の荷重をかけ圧縮試験を行った。 １００時間後の結
果を下表にまとめた。
、雰囲気８０％Ｈｚ ２０％Ｃｏ２下で２ｋｇ／ｃｍ
２の荷重をかけ圧縮試験を行った。 １００時間後の結
果を下表にまとめた。
表
極板厚みでは対照＠（Ｂ）（Ｃ）が初期に対して１００
時間後各々９０％、６０％とかなり減少しているのに比
し、本発明極（Ａ）は試験後も初期厚みに対して９８％
を維持していた。
時間後各々９０％、６０％とかなり減少しているのに比
し、本発明極（Ａ）は試験後も初期厚みに対して９８％
を維持していた。
また気孔径に関しても対照ａｉ（Ｂ ）（Ｃ）が試験後
初期に対して各々７０％、５０％と小さくなっているの
に比し、本発明極（八）は９０％の気孔径を維持してお
り、これらの結果から形状安定性に対するランタンの添
加効果が確認された。この効果が第２図の放電特性に表
われるものと推察される。
初期に対して各々７０％、５０％と小さくなっているの
に比し、本発明極（八）は９０％の気孔径を維持してお
り、これらの結果から形状安定性に対するランタンの添
加効果が確認された。この効果が第２図の放電特性に表
われるものと推察される。
尚本実施例では電極触媒である二・７ケルに対しランタ
ンを１０％添加した場合について示したが、添加量は２
〜２０％の間で変化許せた際にもはｙ同様の効果が得ら
れた。添加量が１％以下では添加剤の効果が出すまた２
０％以上であるとニッケルの含有率が低下するため電池
特性の劣化が見られた。すなわち添加量が２〜２０％の
間で効果が見られ、特に５〜１０％の範囲が最適であっ
た。これがスケールを拡大した第３図の放電特性に示き
れている。
ンを１０％添加した場合について示したが、添加量は２
〜２０％の間で変化許せた際にもはｙ同様の効果が得ら
れた。添加量が１％以下では添加剤の効果が出すまた２
０％以上であるとニッケルの含有率が低下するため電池
特性の劣化が見られた。すなわち添加量が２〜２０％の
間で効果が見られ、特に５〜１０％の範囲が最適であっ
た。これがスケールを拡大した第３図の放電特性に示き
れている。
本発明による添加剤はランタン（Ｌａ）に限らず化学的
特性の類似したセリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐ
ｒ）、ネオジム（Ｎｄ）等のランタニド希土類金属を添
加した際にも同様の効果が得られる。
特性の類似したセリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐ
ｒ）、ネオジム（Ｎｄ）等のランタニド希土類金属を添
加した際にも同様の効果が得られる。
（ト）発明の効果
この発明によれば、主にニッケルよりなる燃料極中にラ
ンタン・セリウム・プラセオジウムなどのランタニド希
土類金属が分散されているため、電池の作動中触媒材で
あるニッケル粒子同志の焼結・凝集が進行し難くなり、
長期に亘って多孔性・形状が安定化し、電池特性を改善
することができる。
ンタン・セリウム・プラセオジウムなどのランタニド希
土類金属が分散されているため、電池の作動中触媒材で
あるニッケル粒子同志の焼結・凝集が進行し難くなり、
長期に亘って多孔性・形状が安定化し、電池特性を改善
することができる。
７ｇ１図は溶融炭酸塩燃料電池の基本的構成図、第２図
は本発明燃料極及び対照燃料極を夫々用いた電池の放電
特性図、第３図は本発明による電池のランタン添加量と
特性との関係をスケールアップして示す放電特性図であ
る。 １・・・電解質板、２・・・燃料極、３・・・酸化剤極
第１図 １〜４ 第２図 第３図
は本発明燃料極及び対照燃料極を夫々用いた電池の放電
特性図、第３図は本発明による電池のランタン添加量と
特性との関係をスケールアップして示す放電特性図であ
る。 １・・・電解質板、２・・・燃料極、３・・・酸化剤極
第１図 １〜４ 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 溶融炭酸塩を電解質として用いる燃料電池の燃料極
であって、電極触媒材に、電池作動温度下で前記溶融炭
酸塩に対して化学的に安定なランタニド希土類金属を添
加したことを特徴とする溶融炭酸塩燃料電池の燃料極。 ２ 前記ランタニド希土類金属の添加量が２〜２０％の
範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の溶融炭酸塩燃料電池の燃料極。 ３ 前記ランタニド希土類金属はランタンであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶融炭酸塩燃料
電池の燃料極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61285229A JPS63138658A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 溶融炭酸塩燃料電池の燃料極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61285229A JPS63138658A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 溶融炭酸塩燃料電池の燃料極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63138658A true JPS63138658A (ja) | 1988-06-10 |
Family
ID=17688777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61285229A Pending JPS63138658A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 溶融炭酸塩燃料電池の燃料極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63138658A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6276159A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩型燃料電池の燃料極の製造方法 |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP61285229A patent/JPS63138658A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6276159A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩型燃料電池の燃料極の製造方法 |
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