KR0130137B1 - 방출수소의 촉매 재결합 특성 전지 - Google Patents

방출수소의 촉매 재결합 특성 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR0130137B1
KR0130137B1 KR1019890700945A KR890700945A KR0130137B1 KR 0130137 B1 KR0130137 B1 KR 0130137B1 KR 1019890700945 A KR1019890700945 A KR 1019890700945A KR 890700945 A KR890700945 A KR 890700945A KR 0130137 B1 KR0130137 B1 KR 0130137B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cell
hydrogen
negative electrode
recombination
anode
Prior art date
Application number
KR1019890700945A
Other languages
English (en)
Other versions
KR890702272A (ko
Inventor
토만트쉐거 클라우스
브이 코데쉬 카알
Original Assignee
조오지 트리식
배터리테크날러지스인코포레이티드
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/US1988/003810 external-priority patent/WO1989004070A1/en
Application filed by 조오지 트리식, 배터리테크날러지스인코포레이티드 filed Critical 조오지 트리식
Publication of KR890702272A publication Critical patent/KR890702272A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0130137B1 publication Critical patent/KR0130137B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34—Gastight accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/52—Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

내용없음

Description

방출수소의 촉매 재결합 특성 전지
제1도는 본 발명의 한 실시예의 수직 단면도.
제2도는 본 발명의 또다른 실시예의 수직 단면도.
제3도는 공지 기술과 제 2도 실시예에서와 같은 본 발명 전지의 동작특성을 비교한 그래프.
제4도 및 5도는 공지 기술과 제 3 실시예에서 설명된 바의 본 발명 전지의 동작특성을 비교한 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 강철 캔(can) 12 : 음극
14 : 양극 16 : 격리판
18 : 바스켓(basket) 20 : 단부 캡(덮개)
22 : 스크린 24 : 전류 콜렉터 네일
25 : 케이싱 덮개 28 : 음극 디스크
30 : 보조 음극 환상부
본 발명은 알칼리 아연/이산화 망간 전지와 같은 재충전 가능, 알칼리 밀폐 전지에 관한 것이다. 특히 본 발명은 수소의 재흡수를 위한 촉매가 다공의 전도성 기질과 함께 사용되는 연료전지 음극으로 사용될 수 있는 다공성 전극에 관한 것이다. 본 발명은 저장, 재충전 또는 사용중에 조차 발생되는 수소를 다량의 활성 전해질과 재결합시키는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다. 따라서 물의 손실이 방지될 수 있으며, 전지내에 축적되는 압력의 위험이 감소될 수 있다.
본 발명 기술분야의 공지기술은 수성 전해질을 사용하는 갈바니 전지에서 물의 손실을 줄이거나 제거하여 밀폐된 전지내에 지나친 가스압이 축적되는 것을 방지하는 문제에 대해 촛점을 맞추어 왔다. 수소가스는 충전 또는 대기중에 알루미늄, 망간, 아연, 철, 납등과 같은 여러 전극재료에 의해 발생된다. 대개 전극은 수소를 재결합시키는 능력을 갖지 못해서 발생된 가스가 보통 빠져나가므로 물의 손실을 일으키거나 밀폐된 전지에 압력을 축적시킨다. 밀폐된 전지내에 존재하는 수소의 양과 발생속도에 따라 지나친 가스압이 축적되게 되며, 따라서 안전한 통기가 파괴되고 전해질 손실을 일으켜서 결국 전지고장 및 전해질 누출을 가져온다. 다공의 이산화망간 음극을 갖는 전지는 만약 촉매적 활성재가 음전극에 적용되면 수소를 재결합시키는 능력을 가짐이 밝혀졌다.
이같은 문제를 해결하기 위한 노력으로 두가지 방법이 자주 사용되었다.
1. 전지의 내측 또는 외측에서 촉매작용에 의한 수소 및 산소의 재결합; 전지 외측에서의 재결합의 경우에는 전해질 챔버로 생성된 물을 되보내기 위한 설비가 있다[U.S. 3,630,778 (1971), U.S. 3,598,653 (1971), U.S. 3,622,398 (1971), U.S. 3,701,691(1972)].
2. P. Ruetschi 및 J.B. Ockerman에 의한 Electrochem. Technol., 4,383(1966)에서 설명된 바와 같은 과충전 재결합 리액터로서 보조(제3)전극을 사용.
사실, 미국특허 제 4,224,384호에서 KORDESCH등은 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 비소 및 납의 염 또는 산화물로 촉매화된 MnO2건조분말의 우수한 수소가스 흡수능력을 보고한다. 그러나 이들 재료가 습윤된 MnO2매트릭스에서 사용되는 경우 대기압 부근에서 충분한 수소 재결합 속도를 보여주지 못하였다. 이에 반하여 만약 가스압이 예를 들어 5-15 psig 또는 전지교체 압력에까지 증가된다면 이들 재료가 수소 재결합 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. PTFE에 접착된 촉매적 활성탄소가 또한 유용하다.
본 발명에 따라 수소를 발생할 수 있는 음극, 아연양극 그리고 양극과 음극을 접촉시키는 수성 알칼리 전해질을 갖는 재충전가능 전기화학적 밀폐전지가 제공된다. 음극은 금속산화물과 전해질에 의해 축적된 수소의 흡수를 위한 촉매 및 다공성 기질을 포함하는 보조음극재를 포함하며, 보조음극재는 적어도 부분적으로 전해질에 의해 습윤되도록 위치된다.
기질은 탄소, 흑연 또는 금속이며, 촉매는 탄소, 촉매작용 활성 귀금속, 납, 니켈, 티타늄, 란탄, 크롬, 탄탈 및 이들 합금의 산화물 및 염일수 있고, 귀금속이거나 귀금속 염 또는 산화물과 탄소의 혼합물일 수도 있다. 귀금속은 예를 들어 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐 또는 은 일 수 있다.
보조 음극재는 각각 30:70의 비율로 금속산화물 음극과의 혼합물로 제공되거나 금속산화물 음극과 전기적 접촉을 하는 별도의 보조전극으로 제공된다.
보조음극제가 별도의 보조 전극으로 제공되고 금속산화물 음극이 양극코어 둘에에 원통형으로 놓여진 때, 보조 전극은 금속산화물 전극과 유사한 직경의 디스크형이며 양극의 한 단부에서 금속산화물과 전기적 접촉을 하게 위치된다.
본 발명은 갈바니 전지에서 수소, 산소가스를 제거하는 경제적이고 효과적인 수단을 제공한다. 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄 그리고 오스듐과 같은 귀금속은 수소의 산화반응에 높은 촉매 활성도를 보여준다. 알칼리 전해질에서, 니켈 및 다른 금속(예를 들어 티타늄 및 란탄)과의 니켈 합금은 활성촉매인 것으로 알려진다. 본 발명에 적용될 수 있는 가스확산 전극은, K. Tomantschger 및 K. Kordesch에 의한 전기화학 전지용 금속 및 금속 산화물 촉매작용 전극 및 그 제조방법에 대한 캐나다 특허에 기술되며 보다 높은 재결합 전류밀도가 필요하다면 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예가 첨부도면을 참조하여 하기에서 상세히 설명된다. 도면중 제 1도와 제2도는 본 발명에 따른 전지의 각기 다른 두 실시 예를 도시한다. 두 경우 모두에서, 전지는 종래의 금속 산화물 음극(12)을 수용하는 강철 캔(10)을 포함한다. 캔(10)의 기저부는 양극(14) 둘레에서 원통형으로 형성된 음극 접촉부를 형성시키는 보스(11)를 갖는다. 음극(12)은 미세하게 분활된 이산화망간과 흑연을 포함하며, 전해질이 투과될 수 있는 격리판(16)에 의해 아연분말을 포함하는 양극(14)으로 부터 분리된다. 수산화 칼륨 수용액일 수도 있는 전해액은 격리판(10)을 통해 양극(14)의 아연 분말과 음극(12)을 투과한다.
도시된 바와 같이 양극은 예를 들어 ChicopeeR 인조견사/폴리초산비닐로 만들어진 바스켓(18)으로 구역이 제한된다. 바스켓(18)은 또한 산소 재흡수 촉매를 운반하도록 사용되기도 한다. 산소 재흡수 촉매는 예를 들어 TOMANTSCHGER 및 KORDESCH의 이름으로 동시 계류중인 출원에서 설명되는 바와 같다. 바스켓(18)에는 예를 들어 절연 디스크(15)에 의해 캔(10)의 기저부로부터 절연된 놋쇠로 만들어진 단부캡(20)이 제공된다. 음극(12)은 스크린(22)과 환형 플라스틱 캡(23)에 의해 원통형 모양으로 만들어진다.
전류 콜렉터 네일(24)은 케이싱 덮개(25)를 통해 양극(14)내로 돌출하며, 네일의 헤드(26)는 덮개(25)의 외측에 있어서 양극 접촉부를 형성시키도록 한다. 덮개(25)는 그 가장자리 둘레로 형성된 크림핑(crimping)에 의해 캔(12)을 밀폐시킨다.
제1도는 별도의 보조 음극 디스크(28)를 보여주는데, 음극 디스크는 촉매활성 탄소로 형성되고 절연 디스크(15) 아래 캔(10)의 하부에 위치한다.
보조 음극 디스크(28)는 음극(12)과 물리적인 전기적인 접촉을 하고 있으며, 캔(10)에 분산된 전해액으로 습윤되어진다.
제2도의 실시예는 보조 음극 디스크(28) 위치에 보조 음극 환상부(30)가 고리모양의 플라스틱 캡(23) 아래에 위치된다는 점에서 제 1도의 것과 다르다. 보조 음극 환상부는 예를 들어 은 산화물로 이루어져 있으며, 음극(12)과 물리적이고 전기적 접촉을 이루고 있다. 이는 역시 캔(10)에 분산된 전해액에 의해 습윤되어진다.
제1도 및 제2도 모두는 별도의(따로의) 보조 음극이 사용되는 실시예를 도시한다. 보조 음극재가 금속산화물 음극과 혼합되는 때, 본 발명 전지는 제 1도 또는 2도 어느 하나를 참조로 설명되어지는 것과 같으나, 디스크(28)나 환상부(30)가 존재하지 않으며 음극(12)은 보조재를 포함한다.

Claims (13)

  1. 수소가 발생되는 일차 전지 또는 재충전가능 전기화학적 밀폐 전지로서, 상기 전지가 이산화망간 음극(12), 아연 양극(14), 그리고 상기 양극과 음극에 접촉하여지는 알칼리 수용액 전해액으로 구성되는 전지에 있어서, 전지내에 축적된 수소의 재결합을 위한 다공성 기질과 촉매로 이루어진 보조 음극재를 포함하며 ; 상기 축적된 수소가 상기 알칼리 전해액이 있는 상태에서 적어도 상기 보조 음극재에 의해 재결합되고 ; 상기 보조 음극재가 상기 알칼리 전해액에 의해 적어도 부분적으로 습윤되며 ; 그리고 상기 보조 음극재와 상기 이산화 망간 음극이 서로 물리적으로 긴밀하게 접촉하여 이들 사이에 아무런 전기 저항도 발생되지 않도록 된 방출수소 촉매 재결합 특성 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 촉매가 5-15 psig로 부터 전지 교체 압력까지의 범위로 축적된 수소의 재결합을 촉진시킴을 특징으로 하는 방출 수소 촉매 재결합 특성 전지.
  3. 제1항에 있어서, 보조 음극의 기질이 탄소, 흑연 및 금속의 그룹으로부터 선택되며, 촉매는 탄소 ; 촉매 활성 금속 ; 납, 니켈, 티타늄, 란탄, 크롬, 탄탈, 이들의 합금, 그리고 촉매 활성 금속의 산화물과 염 ; 그리고 상기 금속, 염 또는 산화물과 혼합물에서 선택됨을 특징으로 하는 방출 수소 촉매 재결합 특성 전지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 촉매 활성 금속이 귀금속 또는 이들의 산화물임을 특징으로 하는 방출 수소 촉매 재결합 특성 전지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 귀금속이 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 이리듐, 오스뮴 및 은으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방출 수소 촉매 재결합 특성 전지.
  6. 제3항에 있어서, 촉매 활성 금속이 니켈 또는 니켈과 란탄 또는 티타늄의 합금임을 특징으로 하는 방출 수소 촉매 재결합 특성 전지.
  7. 제3항에 있어서, 보조 음극재가 상기 이산화 망간 음극과 혼합됨을 특징으로 하는 방출 수소 촉매 재결합 특성 전지.
  8. 제4항에 있어서, 촉매 활성 금속과 상기 음극의 이산화 망간의 비가 30:70 임을 특징으로 하는 방출 수소 촉매 재결합 특성 전지.
  9. 제3항에 있어서, 상기 보조 음극재가 별도의 전극(28 또는 30)으로 형성되고 상기 이산화 망간 음극과 전기적으로 접촉하여 있음을 특징으로 하는 방출 수소 촉매 재결합 특성 전지.
  10. 제9항에 있어서, 상기 별도의 전극이 백금 및 로듐과 혼합된 탄소로 형성된 환상부(30)이며, 이산화 망간 음극의 상부에 위치함을 특징으로 하는 방출 수소 촉매 재결합 특성 전지.
  11. 제1항에 있어서, 상기 이산화 망간 음극이 5-20중량%의 흑연과 혼합됨을 특징으로 하는 방출 수소 촉매 재결합 특성 전지.
  12. 제1항에 있어서, 상기 양극이 전해액의 겔내의 움직이지 않게 된 아연 분말을 포함함을 특징으로 하는 방출 수소 촉매 재결합 특성 전지.
  13. 제1항에 있어서, 상기 양극이 아연 분말 반죽으로 되어 있음을 특징으로 하는 방출 수소 촉매 재결합 특성 전지.
KR1019890700945A 1987-10-27 1989-05-29 방출수소의 촉매 재결합 특성 전지 KR0130137B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA550336 1987-10-27
CA000550335A CA1291206C (en) 1987-10-27 1987-10-27 Catalytic recombination of evolved oxygen in galvanic cells
CA550,335 1987-10-27
PCT/US1988/003810 WO1989004070A1 (en) 1987-10-27 1988-10-25 Catalytic recombination of evolved oxygen in galvanic cells
CAPUS88/03810 1988-10-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR890702272A KR890702272A (ko) 1989-12-23
KR0130137B1 true KR0130137B1 (ko) 1998-04-15

Family

ID=4136729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019890700945A KR0130137B1 (ko) 1987-10-27 1989-05-29 방출수소의 촉매 재결합 특성 전지

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4900642A (ko)
KR (1) KR0130137B1 (ko)
CA (1) CA1291206C (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5162169A (en) * 1987-10-27 1992-11-10 Battery Technologies Inc. Catalytic recombination of hydrogen in alkaline cells
US5290640A (en) * 1993-03-10 1994-03-01 Acme Electric Corporation Sealed rechargeable battery
DE4326944A1 (de) * 1993-08-11 1995-02-16 Varta Batterie Negative Elektrode für gasdichte alkalische Akkumulatoren, die eine Ruß enthaltende Gasverzehrschicht besitzt
FR2715509B1 (fr) * 1994-01-27 1996-02-16 Accumulateurs Fixes Générateur électrochimique secondaire à électrolyte aqueux sans maintenance.
JP2653415B2 (ja) * 1994-04-06 1997-09-17 工業技術院長 ガス拡散電極を備えた電池並びにその充電及び放電方法
US5569554A (en) * 1994-09-15 1996-10-29 Acme Electric Corporation Sealed rechargeable battery with stabilizer
US5733677A (en) * 1997-05-19 1998-03-31 Aer Energy Resources, Inc. Metal-air electrochemical cell with oxygen reservoir
PL372678A1 (pl) * 2005-02-08 2006-08-21 Politechnika Poznańska Wtórne ogniwo wodór-powietrze
EP2728641B1 (en) * 2012-10-31 2017-02-22 Saft Low maintenance alkaline electrochemical cell
CN104851597B (zh) * 2015-04-01 2017-11-17 北京交通大学 一种MnO2 /C/Fe2O3层层结构的纳米复合材料的制备方法
US11611115B2 (en) 2017-12-29 2023-03-21 Form Energy, Inc. Long life sealed alkaline secondary batteries
WO2020023912A1 (en) 2018-07-27 2020-01-30 Form Energy Inc. Negative electrodes for electrochemical cells

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1496364B2 (de) * 1964-12-23 1976-07-22 Yardney International Corp., New York, N.Y. (V.StA.) Negative zinkelektrode fuer gasdichte alkalische akkumulatoren
US3350225A (en) * 1965-01-12 1967-10-31 Gulton Ind Inc Rechargeable sealed secondary battery
US3438812A (en) * 1965-08-25 1969-04-15 Electrochimica Corp Rechargeable alkaline cell
DE2826780C2 (de) * 1978-06-19 1986-12-11 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Galvanisches Element
JPS61290668A (ja) * 1985-06-19 1986-12-20 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型アルカリ亜鉛蓄電池

Also Published As

Publication number Publication date
KR890702272A (ko) 1989-12-23
CA1291206C (en) 1991-10-22
US4900642A (en) 1990-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5162169A (en) Catalytic recombination of hydrogen in alkaline cells
RU2075139C1 (ru) Герметичный гальванический элемент одноразового или многоразового действия
US3939006A (en) Hydrogen absorbing material for electrochemical cells
JP3607612B2 (ja) ガルバニ電池およびその製造法
US5069988A (en) Metal and metal oxide catalyzed electrodes for electrochemical cells, and methods of making same
US2938064A (en) Air-depolarized cell
US4107395A (en) Overchargeable sealed metal oxide/lanthanum nickel hydride battery
US5043234A (en) Recombination of evolved oxygen in galvanic cells using transfer anode material
KR0130137B1 (ko) 방출수소의 촉매 재결합 특성 전지
US3438812A (en) Rechargeable alkaline cell
JPH0869793A (ja) 亜鉛２次電池及び亜鉛電極
JP3014425B2 (ja) ガス密閉形金属酸化物・水素−ボタン形電池
EP0527793B1 (en) Catalytic recombination of hydrogen in alkaline cells
US4121018A (en) Positive electrode for air-depolarized alkaline primary cell with thickened electrolyte
JP2512019B2 (ja) 電気化学的電池
US6060197A (en) Zinc based electrochemical cell
US3672998A (en) Extended area zinc anode having low density for use in a high rate alkaline galvanic cell
EP0126143A1 (en) Sealed nickel-zinc cell
SU1672535A1 (ru) Электрический аккумул тор
AU621580B2 (en) Catalytic recombination of evolved oxygen in galvanic cells
HU207612B (en) Primary or rechargeable closed electrochemical cell
JPS63155552A (ja) 密閉形ニツケルカドミウム蓄電池
DK172972B1 (da) Fremgangsmåde til fremstilling af en lukket elektrokemisk celle
AU621079B2 (en) Catalytic recombination of corrosion evolved hydrogen in alkaline cells
WO1991020102A1 (en) Metal and metal oxide catalyzed electrodes for electrochemical cells, and methods of making same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20091117

Year of fee payment: 13

LAPS Lapse due to unpaid annual fee