JPH01107457A - 溶融炭酸塩燃料電池用カソード極の製法 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池用カソード極の製法Info
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- JPH01107457A JPH01107457A JP62264352A JP26435287A JPH01107457A JP H01107457 A JPH01107457 A JP H01107457A JP 62264352 A JP62264352 A JP 62264352A JP 26435287 A JP26435287 A JP 26435287A JP H01107457 A JPH01107457 A JP H01107457A
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Classifications
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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
- H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
-
- H—ELECTRICITY
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- H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
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- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
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- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は溶融炭酸塩を電解質として用いる燃料電池用カ
ソード極の製法に関するものである。
ソード極の製法に関するものである。
（Ｃ１従来の技術
カソード材として有望な材料はリチウム化したニッケル
酸化物であり、その多孔体がカソード極として一般に用
いられる。リチウム化酸化ニッケルをカソード極に作成
するには、通常２つの方法がとられる。１つはニッケル
焼結体のま＼で電池に組込み、電解質に含まれている炭
酸リチウムと反応ガス中の酸素によって電池作動温度下
でニッケル焼結体のリチウム化と酸化とを同時に行わせ
る方法であり１他の１つは、予めニッケル粉末をリチウ
ム化・酸化させて後この粉末を焼結する方法である。
酸化物であり、その多孔体がカソード極として一般に用
いられる。リチウム化酸化ニッケルをカソード極に作成
するには、通常２つの方法がとられる。１つはニッケル
焼結体のま＼で電池に組込み、電解質に含まれている炭
酸リチウムと反応ガス中の酸素によって電池作動温度下
でニッケル焼結体のリチウム化と酸化とを同時に行わせ
る方法であり１他の１つは、予めニッケル粉末をリチウ
ム化・酸化させて後この粉末を焼結する方法である。
しかし前者は初期活性に時間を要するだけでなく電解質
である炭酸リチウムの一部を消費することになるので電
池寿命の点において不利であり、後者は初期よむ良好な
特性が得られるけれども機械的強度が充分でないため、
電池長期作動中高温高圧下で気孔径や形状などが変化し
、その結果電極反応の起る三相界面の最適構成が維持さ
れ難く電池特性劣化の主な原因の１つとなっていた。
である炭酸リチウムの一部を消費することになるので電
池寿命の点において不利であり、後者は初期よむ良好な
特性が得られるけれども機械的強度が充分でないため、
電池長期作動中高温高圧下で気孔径や形状などが変化し
、その結果電極反応の起る三相界面の最適構成が維持さ
れ難く電池特性劣化の主な原因の１つとなっていた。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
この発明は前記問題点に鑑み、リチウム化・酸化ニッケ
ルをカソード材とする新規な製法により初期から長期に
亘り安定な特性をもつカソード極を提供するものである
。
ルをカソード材とする新規な製法により初期から長期に
亘り安定な特性をもつカソード極を提供するものである
。
に）問題点を解決するための手段
この発明のカソード極はリチウム化・酸化ニッケル粉末
にアルミン酸石灰と水を加えて混合し、この混合物を成
型して後、空気中で熱処理を施したものである。
にアルミン酸石灰と水を加えて混合し、この混合物を成
型して後、空気中で熱処理を施したものである。
（ホ）作 用
この発明ではリチウム化酸化ニッケル粉末がアルミン酸
石灰により結合固化されるので、カソード極としての機
械的強度が大きくなると共にアルミン酸石灰の優れた耐
熱性及び耐電解質性のため長期間に亘り良好な三相帯反
応サイトが確保される。
石灰により結合固化されるので、カソード極としての機
械的強度が大きくなると共にアルミン酸石灰の優れた耐
熱性及び耐電解質性のため長期間に亘り良好な三相帯反
応サイトが確保される。
（へ）実施例
以下本発明によるカソード極の作成例について説明する
。
。
先づリチウム化・酸化ニッケルは、カーボニルニッケル
粉末を飽和濃度の５０囁水酸化リチウム水溶液に浸漬し
、溶液より引き上げた粉末をアルミナ製平皿に押え固め
ることなく入れ、これを空気中９００℃２時間焼成して
得られる。こうして得たリチウム化酸化ニッケルの黒色
塊は結合力が弱い之め容易に粉砕でき、粒径２〜５μｍ
の粒子に力るまで粉砕する。
粉末を飽和濃度の５０囁水酸化リチウム水溶液に浸漬し
、溶液より引き上げた粉末をアルミナ製平皿に押え固め
ることなく入れ、これを空気中９００℃２時間焼成して
得られる。こうして得たリチウム化酸化ニッケルの黒色
塊は結合力が弱い之め容易に粉砕でき、粒径２〜５μｍ
の粒子に力るまで粉砕する。
１方アルミン酸石灰（ｍＡｚ２０．ｎｃａｏ）Ｉｒ１通
常アルミナセメントとして市販されているものをそのま
１使用できへ粒径は３〜１０μｍ程度である。
常アルミナセメントとして市販されているものをそのま
１使用できへ粒径は３〜１０μｍ程度である。
ついでリチウム化酸化ニッケル７５ｗｔ％とアルミン酸
石灰１５ｗｔ％を充分乾式混合して後、水１０ｗｔ％を
添加して湿式混合する。このスラリー状混合物をドクタ
ーブレードにより厚み１．０〜１．５ｆｉの均一なシー
トとした後、表面のみを乾燥しである程度の機械的強度
を有するまで放置する。而る後空気中６００〜８００℃
の温度で１時間熱処理してカソード極を得る。得られた
カソード極の平均多孔度＃ｉ５０〜７０％の範囲であっ
た。
石灰１５ｗｔ％を充分乾式混合して後、水１０ｗｔ％を
添加して湿式混合する。このスラリー状混合物をドクタ
ーブレードにより厚み１．０〜１．５ｆｉの均一なシー
トとした後、表面のみを乾燥しである程度の機械的強度
を有するまで放置する。而る後空気中６００〜８００℃
の温度で１時間熱処理してカソード極を得る。得られた
カソード極の平均多孔度＃ｉ５０〜７０％の範囲であっ
た。
比較のためリチウム化酸化ニッケル粉末（粒径２〜５μ
ｍ）を厚さ１．０〜１．５Ｈに成型した後空気中７００
〜９００℃で１時間焼結し、多孔度７０〜８０％の焼結
体とした後１００〜１５０＃／ｄの圧力で加圧して平均
多孔度５０〜７０囁範囲の従来のカソード極を作成した
。
ｍ）を厚さ１．０〜１．５Ｈに成型した後空気中７００
〜９００℃で１時間焼結し、多孔度７０〜８０％の焼結
体とした後１００〜１５０＃／ｄの圧力で加圧して平均
多孔度５０〜７０囁範囲の従来のカソード極を作成した
。
本発明のカソード極及び従来のカソード極を夫々用いて
電池に組立て、燃料ガスとして８０哄Ｈ。
電池に組立て、燃料ガスとして８０哄Ｈ。
−２ｏｔ４ｃｏ、の混合ガスをアノード極に、酸化剤ガ
スとして７０哄空気−３０％ＣＯ雪 の混合ガスをカソ
ード極に夫々供給し、電池特性を測定した。尚、７／−
ド極ｌ１ｉＮｉ−ｃｒ合金（Ｏｒ１０ｗｔ４）からなる
多孔質焼結体、電解質板はアルミン酸リチウム成型体に
炭酸リチウムと炭酸カリウムの二成分系溶融炭酸塩（６
ｚ：３ａｍｏｚ％）を保持させたいづれも周知のものを
用いた。
スとして７０哄空気−３０％ＣＯ雪 の混合ガスをカソ
ード極に夫々供給し、電池特性を測定した。尚、７／−
ド極ｌ１ｉＮｉ−ｃｒ合金（Ｏｒ１０ｗｔ４）からなる
多孔質焼結体、電解質板はアルミン酸リチウム成型体に
炭酸リチウムと炭酸カリウムの二成分系溶融炭酸塩（６
ｚ：３ａｍｏｚ％）を保持させたいづれも周知のものを
用いた。
第１図はこれら電池の電流密度１５０ｍＡ／ｄでの連続
放電した際の特性図を示す。本発明による電池（ＡＩと
従来の電池の１ｔｉ５ＱＱ時間を経過した頃より差が表
れ１０００時間経過後ではその差が著しくなる。
放電した際の特性図を示す。本発明による電池（ＡＩと
従来の電池の１ｔｉ５ＱＱ時間を経過した頃より差が表
れ１０００時間経過後ではその差が著しくなる。
この理由は本発明カソード極が機械的に強いだけでなく
、添加物による耐熱性・耐電解質性にも問題なく、長期
に亘り良好な三相帯反応サイトが維持されるためと推察
される。
、添加物による耐熱性・耐電解質性にも問題なく、長期
に亘り良好な三相帯反応サイトが維持されるためと推察
される。
尚、機械的強度とアルミン酸石灰含有量及び添加水分子
ｉｇは夫々相関関係がある。結合剤としてのアルミン酸
石灰は含有＠Ｓｗｔ％以下では機械的強度が弱くなり、
３０ｗｔ％以上ではリチウム化酸化ニッケル含量の低下
から特性劣化が見られる。すなわち、５〜３０ｗｔ％の
範囲特に１０〜２ｏｗｔ％の範囲が好ましい。この状態
が第２図の特性図に示されている。又添加水分量も多す
ぎると成型が困難となり少なすぎると成型品に亀裂を生
ずるため、５〜１５ｗｔ％の範囲が好ましい。
ｉｇは夫々相関関係がある。結合剤としてのアルミン酸
石灰は含有＠Ｓｗｔ％以下では機械的強度が弱くなり、
３０ｗｔ％以上ではリチウム化酸化ニッケル含量の低下
から特性劣化が見られる。すなわち、５〜３０ｗｔ％の
範囲特に１０〜２ｏｗｔ％の範囲が好ましい。この状態
が第２図の特性図に示されている。又添加水分量も多す
ぎると成型が困難となり少なすぎると成型品に亀裂を生
ずるため、５〜１５ｗｔ％の範囲が好ましい。
更に使用するアルミン酸石灰中の石灰分（ＣａＯ）が多
くなると機械的強度が大となるが成型が困難となり、特
に所望の多孔度を得ふのが難しくなるので、石灰分の少
なかアルミン酸石灰を用いるのがよく、好ましい石灰分
はアルミ酸石灰に対し３０Ｗｔ鳴以下である。
くなると機械的強度が大となるが成型が困難となり、特
に所望の多孔度を得ふのが難しくなるので、石灰分の少
なかアルミン酸石灰を用いるのがよく、好ましい石灰分
はアルミ酸石灰に対し３０Ｗｔ鳴以下である。
（ト） 発明の効果
本発明によればカソード極の機械的強度を向上すると共
に長期に亘り良好な三相帯反応域を確保し、溶融炭酸塩
燃料電池の特性を改善することができる。
に長期に亘り良好な三相帯反応域を確保し、溶融炭酸塩
燃料電池の特性を改善することができる。
第１図は本発明カソード極を備える電池の放電特性図、
第２図はカソード極中のアルミン酸石灰含有量と電池特
性との関係を示す図である。
第２図はカソード極中のアルミン酸石灰含有量と電池特
性との関係を示す図である。
Claims (1)
- （１）リチウム化酸化ニッケル粉末にアルミン酸石灰と
水を加えて混合し、この混合物を成型して後空気中で熱
処理を施すことを特徴とする溶融炭酸塩燃料電池用カソ
ード極の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62264352A JPH01107457A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 溶融炭酸塩燃料電池用カソード極の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62264352A JPH01107457A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 溶融炭酸塩燃料電池用カソード極の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01107457A true JPH01107457A (ja) | 1989-04-25 |
Family
ID=17401961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62264352A Pending JPH01107457A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 溶融炭酸塩燃料電池用カソード極の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01107457A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007168864A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Taisei Kako Co Ltd | 液体吐出容器 |
-
1987
- 1987-10-20 JP JP62264352A patent/JPH01107457A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007168864A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Taisei Kako Co Ltd | 液体吐出容器 |
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