JPH02186563A - 燃料電池用電解質タイル及びその製造方法 - Google Patents
燃料電池用電解質タイル及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH02186563A JPH02186563A JP1004839A JP483989A JPH02186563A JP H02186563 A JPH02186563 A JP H02186563A JP 1004839 A JP1004839 A JP 1004839A JP 483989 A JP483989 A JP 483989A JP H02186563 A JPH02186563 A JP H02186563A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- pores
- tile
- electrolyte tile
- pore size
- 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
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 28
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 14
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 claims description 10
- 239000002001 electrolyte material Substances 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- YQNQTEBHHUSESQ-UHFFFAOYSA-N lithium aluminate Chemical compound [Li+].[O-][Al]=O YQNQTEBHHUSESQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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】
産業上の利用分野
この発明は溶融炭酸塩型の燃料電池用電解質タイルに関
するものである。
するものである。
従来の技術
近年、エネルギー資源の多様化を図るため、石炭や天然
ガスを一次燃料とする高効率でクリーンな発電システム
が望まれている。第２世代の燃料電池とも称される溶融
炭酸塩型燃料電池を用いた発電プラントは、この要求を
満たずものとして、その実用化が期待されている。
ガスを一次燃料とする高効率でクリーンな発電システム
が望まれている。第２世代の燃料電池とも称される溶融
炭酸塩型燃料電池を用いた発電プラントは、この要求を
満たずものとして、その実用化が期待されている。
この種の燃料電池は、溶融状態にある炭酸塩を電解質と
して用い、その中の炭酸イオンの移動を利用して約６５
０ ’Ｃの高温で電池反応を行わせるものである。
して用い、その中の炭酸イオンの移動を利用して約６５
０ ’Ｃの高温で電池反応を行わせるものである。
従来、溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質タイルは、種々
の方法で製造されてきた。最近注目を集めているのがド
クターブレード法による電解質タイルの製造である。こ
の製造方法は、従来のホットプレス法に比べ量産性に優
れまた、ドクターブレード法によって製造＼ された電解質タイルは柔軟（静弾性率５ Ｇ Ｉ）ａ以
下）であり積層の際に割れが発生せず有用である。
の方法で製造されてきた。最近注目を集めているのがド
クターブレード法による電解質タイルの製造である。こ
の製造方法は、従来のホットプレス法に比べ量産性に優
れまた、ドクターブレード法によって製造＼ された電解質タイルは柔軟（静弾性率５ Ｇ Ｉ）ａ以
下）であり積層の際に割れが発生せず有用である。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、従来のドクターブレード法によって製造
された電解質タイルには、多数の気孔が含まれる欠点が
ある。例えは、１μｍ以」−の気孔が０．０５ｃｍ３／
ｇも存在した。
された電解質タイルには、多数の気孔が含まれる欠点が
ある。例えは、１μｍ以」−の気孔が０．０５ｃｍ３／
ｇも存在した。
そのように多数の気孔が存在すると、用途によっては、
所望の特性が得られないことになる。例えば、電解質タ
イルを発電に使用した場合カソード側の酸素とアノード
側の燃料ガスである水素がこれらの孔を通ってたがいに
反対側の電極に移動していって、そこで反応してしまう
。このため、発電特性が低下する。最悪の場合、暴発の
危険性すらあった。
所望の特性が得られないことになる。例えば、電解質タ
イルを発電に使用した場合カソード側の酸素とアノード
側の燃料ガスである水素がこれらの孔を通ってたがいに
反対側の電極に移動していって、そこで反応してしまう
。このため、発電特性が低下する。最悪の場合、暴発の
危険性すらあった。
また、電解質タイルに含まれている気孔の直径が電極に
含まれている気孔の直径（平均気孔径（４〜１２μｍ）
）よりも大きいものも存在するため、表面張力の影響で
炭酸塩がタイルの気孔の中に入っていかずに電極側の気
孔に移動してしまい、発電特性が低下する。
含まれている気孔の直径（平均気孔径（４〜１２μｍ）
）よりも大きいものも存在するため、表面張力の影響で
炭酸塩がタイルの気孔の中に入っていかずに電極側の気
孔に移動してしまい、発電特性が低下する。
さらに、発電時間が長くなるにつれ、カサ密度が低く１
μｍ以」二の気孔が存在するため炭酸塩を保持すること
ができず炭酸塩が電解質タイルから漏出したり、電極側
に移動してしまい電気化学反応の行われている相界面を
覆い、発電特性が低下してしまう問題があった。
μｍ以」二の気孔が存在するため炭酸塩を保持すること
ができず炭酸塩が電解質タイルから漏出したり、電極側
に移動してしまい電気化学反応の行われている相界面を
覆い、発電特性が低下してしまう問題があった。
このような種々の理由により、従来の電解質タイルは安
定した発電特性が得られなかった。
定した発電特性が得られなかった。
発明の目的
この発明は１μｍ以上の気孔を少なくして安定した発電
特性を得ることのできる燃料電池用電解質タイル及びそ
の製造方法を提供することを目的としている。
特性を得ることのできる燃料電池用電解質タイル及びそ
の製造方法を提供することを目的としている。
発明の要旨
この発明の要旨とするところは請求項１に記載された燃
料電池用電解質タイルと請求項２に記載された燃料電池
用電解質タイルの製造方法にある。
料電池用電解質タイルと請求項２に記載された燃料電池
用電解質タイルの製造方法にある。
問題点を解決するための手段
この発明による溶融炭酸塩型の燃料電池用電解質タイル
はドクターブレード法によって製造し、ペースト形とす
る。静弾性率は５ＧＰａ以下である。カサ密度は１．７
５ｇ／ｃｍ３以上で、気孔径１μｍ以」二の気孔が０゜
０１ｃｍ３／ｇ以下である。
はドクターブレード法によって製造し、ペースト形とす
る。静弾性率は５ＧＰａ以下である。カサ密度は１．７
５ｇ／ｃｍ３以上で、気孔径１μｍ以」二の気孔が０゜
０１ｃｍ３／ｇ以下である。
このような電解質タイルは、例えば、従来のドクターブ
レード法によって製造された溶融炭酸塩型燃料電池用の
ペースト形電解質タイルを５０〜１５０ Ｋ ｇ ／
ｃ ｍ ２の圧力でプレスすることによって得ることが
できる。もちるん、所定の圧力を加える手段はプレス装
置に限らず、その他の加圧手段（例えばロール等）を使
用することもできる。
レード法によって製造された溶融炭酸塩型燃料電池用の
ペースト形電解質タイルを５０〜１５０ Ｋ ｇ ／
ｃ ｍ ２の圧力でプレスすることによって得ることが
できる。もちるん、所定の圧力を加える手段はプレス装
置に限らず、その他の加圧手段（例えばロール等）を使
用することもできる。
発明の作用効果
この発明によれば、電解質タイルに１μｍ以」二の気孔
がほとんど存在しないため電解質タイルを電池に組込ん
で発電を行った場合、従来のように酸素、水素が気孔中
を移動することがなく、また、炭酸塩の保持能力に優れ
ているため、その結果、発電特性の低下かみられなくな
った。例えば、１０００時間の使用後であっても、発電
特性が低下せず、電流密度１５ｃｍＡ／ｃｍ２において
セル電圧が０．８３Ｖとなり、非常に良好な値を得るこ
とができた。
がほとんど存在しないため電解質タイルを電池に組込ん
で発電を行った場合、従来のように酸素、水素が気孔中
を移動することがなく、また、炭酸塩の保持能力に優れ
ているため、その結果、発電特性の低下かみられなくな
った。例えば、１０００時間の使用後であっても、発電
特性が低下せず、電流密度１５ｃｍＡ／ｃｍ２において
セル電圧が０．８３Ｖとなり、非常に良好な値を得るこ
とができた。
、実施例
リチウムアルミネート粉末４０重量％と炭酸塩６０重量
％を調合し、混合粉末とし、この混合粉末１００部に対
し、バインダーとしてポリビニルブチラール１５部と、
可塑剤としてフタル酸ジ−ｎ−ブチル１０部を添加して
、混合物を作った。この混合物を使ってドクターブレー
ド法によってペースト形電解質タイルを作った。さらに
、そのようなペースト形タイルを３０ｃｍｍ角の大きさ
に切断した。その切断片を３０ｃｍｍ角の金型に入れ、
プレス装置によってプレスした。そのようにプレスされ
た電解質タイルのカサ密度と水銀ポロシメータによる気
孔率を測定した。表１はそれらの測定結果を示している
。
％を調合し、混合粉末とし、この混合粉末１００部に対
し、バインダーとしてポリビニルブチラール１５部と、
可塑剤としてフタル酸ジ−ｎ−ブチル１０部を添加して
、混合物を作った。この混合物を使ってドクターブレー
ド法によってペースト形電解質タイルを作った。さらに
、そのようなペースト形タイルを３０ｃｍｍ角の大きさ
に切断した。その切断片を３０ｃｍｍ角の金型に入れ、
プレス装置によってプレスした。そのようにプレスされ
た電解質タイルのカサ密度と水銀ポロシメータによる気
孔率を測定した。表１はそれらの測定結果を示している
。
表１からも明らかなように、プレス圧力が５０Ｋｇ／ｃ
ｍ２以上であると、カサ密度があがるとともに、１μｍ
以」二の気孔が大幅に減少した。しかしながら、プレス
圧力が２００Ｋｇ／ｃｍ２を超えると、電解質タイルが
金型からはみ出て厚みが不均一になり変形してしまう。
ｍ２以上であると、カサ密度があがるとともに、１μｍ
以」二の気孔が大幅に減少した。しかしながら、プレス
圧力が２００Ｋｇ／ｃｍ２を超えると、電解質タイルが
金型からはみ出て厚みが不均一になり変形してしまう。
本発明による電解質タイルと従来のドクターブレード法
によって製造された電解質タイルについて発電特性を比
較するために、次のような実験を行った。すなわち、従
来のドクターブレード法で得られた電解質タイルと、そ
れをさらに１５０Ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスした電解
質タイルをそれぞれ１５ｃｍｍ角の大きさに切断して、
それらの切断片の発電試験を行った。表２はそれらの試
験結果を示している。
によって製造された電解質タイルについて発電特性を比
較するために、次のような実験を行った。すなわち、従
来のドクターブレード法で得られた電解質タイルと、そ
れをさらに１５０Ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスした電解
質タイルをそれぞれ１５ｃｍｍ角の大きさに切断して、
それらの切断片の発電試験を行った。表２はそれらの試
験結果を示している。
表２から明らかなように、従来のドクターブレード法に
よって製造された電解質タイルの場合には発電時間が長
くなるにつれて発電特性が低下した。これに対し、プレ
スを行って１μｍ以」二の気孔を実質的に消失させた本
発明の電解質タイルの場合には、発電を開始して１００
０時間を経過しても依然として発電特性の低下が認めら
れなかった。
よって製造された電解質タイルの場合には発電時間が長
くなるにつれて発電特性が低下した。これに対し、プレ
スを行って１μｍ以」二の気孔を実質的に消失させた本
発明の電解質タイルの場合には、発電を開始して１００
０時間を経過しても依然として発電特性の低下が認めら
れなかった。
なお、従来のドクターブレード法によって製造された電
解質タイル（プレスを行わないもの）は、静弾性率が２
ＧＰａで、カサ密度が１．４８ｇ／ｃｍ３で、気孔率１
μｍ以上の気孔が０．０５２ｃｍ３／ｇで、ペースト形
であった。
解質タイル（プレスを行わないもの）は、静弾性率が２
ＧＰａで、カサ密度が１．４８ｇ／ｃｍ３で、気孔率１
μｍ以上の気孔が０．０５２ｃｍ３／ｇで、ペースト形
であった。
表１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、溶融炭酸塩型燃料電池用電解質タイル において、静弾性率が５ＧＰａ以下で、カサ密度が１．
７５ｇ／ｃｍ＾３以上で、気孔径１μｍ以上の気孔が０
．０１ｃｍ＾３／ｇ以下で、かつペースト形であること
を特徴とする燃料電池用電解質タイル。 ２、ドクターブレード法によって製造され た溶融炭酸塩型燃料電池用ペースト形電解質材料を５０
〜１５０Ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力で加圧することを特徴と
する燃料電池用電解質タイルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1004839A JPH02186563A (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 燃料電池用電解質タイル及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1004839A JPH02186563A (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 燃料電池用電解質タイル及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02186563A true JPH02186563A (ja) | 1990-07-20 |
Family
ID=11594859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1004839A Pending JPH02186563A (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 燃料電池用電解質タイル及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02186563A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0509424A3 (ja) * | 1991-04-16 | 1994-03-09 | Inst Gas Technology | |
| CN1089191C (zh) * | 1997-05-17 | 2002-08-14 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 熔融碳酸盐燃料电池隔膜的制备方法 |
-
1989
- 1989-01-13 JP JP1004839A patent/JPH02186563A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0509424A3 (ja) * | 1991-04-16 | 1994-03-09 | Inst Gas Technology | |
| CN1089191C (zh) * | 1997-05-17 | 2002-08-14 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 熔融碳酸盐燃料电池隔膜的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110518254B (zh) | 一种锂金属电池用负极集流体及其制备方法和应用 | |
| US3878296A (en) | Reaction of lithium carbonate and fibrous aluminum oxide to produce lithium aluminate | |
| CN109637831B (zh) | 一种超级电容器用氮磷共掺杂多孔碳片的制备方法 | |
| CN109921097A (zh) | 一种全固态电池的制备方法以及由此得到的全固态电池 | |
| JP2846738B2 (ja) | 溶融炭酸塩−燃料電池の製造方法 | |
| CA1070380A (en) | Conductive diluent for pressed nickel electrodes | |
| JP5746309B2 (ja) | 固体酸化物燃料電池の電極用ペースト、これを用いる固体酸化物燃料電池およびその製造方法 | |
| JP2012104308A (ja) | 固体酸化物燃料電池用電解質緻密材料の製造方法 | |
| Kim et al. | Using aluminum and Li2CO3 particles to reinforce the α-LiAlO2 matrix for molten carbonate fuel cells | |
| CN107425181B (zh) | 一种氧化锰/淀粉基硬碳复合负极材料的制备方法 | |
| Choi et al. | Fabrication and performance evaluation of electrolyte-combined α-LiAlO2 matrices for molten carbonate fuel cells | |
| JPS58129775A (ja) | 燃料電池 | |
| CN115020908B (zh) | 一种热电池陶瓷隔膜及其制备方法 | |
| Iacovangelo et al. | Hot‐Roll‐Milled Electrolyte Structures for Molten Carbonate Fuel Cells | |
| JP2008541385A (ja) | 改善された細孔径を有する溶融炭酸塩燃料電池用の電解質マトリックスおよびその製造方法 | |
| US3372061A (en) | Fuel cell including porous palladiumsilver alloy electrode | |
| CN116262670B (zh) | 一种氮化硅陶瓷多孔流延膜在用作锂离子电池隔膜中的应用 | |
| JP6447866B2 (ja) | 制御弁式鉛蓄電池の製造方法 | |
| CN103682406A (zh) | 利用天然气的固体氧化物燃料电池 | |
| KR20100086689A (ko) | 코팅용 겔 전해액을 사용하여 표면 개질된 양극, 음극 또는분리막을 포함하는 니켈/금속수소 이차전지 | |
| KR101523949B1 (ko) | 다공성 폼을 이용한 연료전지용 전극 및 그 제조 방법 | |
| Tanimoto et al. | Cell performance of molten carbonate fuel cell with alkali carbonate eutectic mixtures | |
| CN116632275A (zh) | 一种电极支撑体及其制备方法和应用 | |
| Sakaguchi et al. | Solid-state metal hydride batteries using ZrO2· n H2O as an electrolyte | |
| JP2013524476A (ja) | 電解質含浸空気極の製造方法 |