JPH0259592B2 - - Google Patents
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- JPH0259592B2 JPH0259592B2 JP58181485A JP18148583A JPH0259592B2 JP H0259592 B2 JPH0259592 B2 JP H0259592B2 JP 58181485 A JP58181485 A JP 58181485A JP 18148583 A JP18148583 A JP 18148583A JP H0259592 B2 JPH0259592 B2 JP H0259592B2
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- JP
- Japan
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- lithium aluminate
- wood pulp
- electrolyte
- lithium
- parts
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- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は燃料電池用電解質タイルの製造方法に
関するものである。
関するものである。
従来の燃料電池用電解質タイル保持体としての
セラミツクス多孔質体としては、各々気孔の性状
は異なるが、素焼きの陶器や発泡性ガラスのセラ
ミツクスやセラミツクスフオームがある。しか
し、これらは燃料電池用電解質タイル保持材とし
て使用するセラミツクスとして、セラミツクスに
要求される硬さや緻密さに欠けている。また、気
孔部に各種の無機物質や電解質を充填して使用す
る場合に、イオン通過性、電子伝導性が不足する
ものがかなりある。また、イオン通過性、電子伝
導性は満足しても、気孔に充填した各種の無機物
質や電解質が気孔部から流失してしまう欠点ある
いはセラミツクスの骨格だけでは、十分な強度が
でないという欠点を持つものが多かつた。
セラミツクス多孔質体としては、各々気孔の性状
は異なるが、素焼きの陶器や発泡性ガラスのセラ
ミツクスやセラミツクスフオームがある。しか
し、これらは燃料電池用電解質タイル保持材とし
て使用するセラミツクスとして、セラミツクスに
要求される硬さや緻密さに欠けている。また、気
孔部に各種の無機物質や電解質を充填して使用す
る場合に、イオン通過性、電子伝導性が不足する
ものがかなりある。また、イオン通過性、電子伝
導性は満足しても、気孔に充填した各種の無機物
質や電解質が気孔部から流失してしまう欠点ある
いはセラミツクスの骨格だけでは、十分な強度が
でないという欠点を持つものが多かつた。
更に、セラミツクスのシートを作る場合に、抄
紙方法を用いないで作る方法が、射出成形法、押
出成形法、静水圧プレス法等としてある。しか
し、これらの方法では、30cm平方以上の大面積の
セラミツクスシートを作ると、表面が、割れた
り、ソツたりして均一なものとならない。
紙方法を用いないで作る方法が、射出成形法、押
出成形法、静水圧プレス法等としてある。しか
し、これらの方法では、30cm平方以上の大面積の
セラミツクスシートを作ると、表面が、割れた
り、ソツたりして均一なものとならない。
また、従来、多孔質焼結体の作り方で、焼結性
物質の粉体としてのα−アルミナに、繊維質とし
て木材パルプを51〜70重量％添加して得たシート
状物を焼成することにより、薄くて緻密な多孔質
体を得る方法がある。しかし、この方法では、高
い気孔率を得るために、木材パルプの含有量が多
く、しかも、α−アルミナを使用しているため、
焼結物質を得るのに、1500〜1600℃の高温で焼成
する必要があつた。
物質の粉体としてのα−アルミナに、繊維質とし
て木材パルプを51〜70重量％添加して得たシート
状物を焼成することにより、薄くて緻密な多孔質
体を得る方法がある。しかし、この方法では、高
い気孔率を得るために、木材パルプの含有量が多
く、しかも、α−アルミナを使用しているため、
焼結物質を得るのに、1500〜1600℃の高温で焼成
する必要があつた。
本発明では、前記のような欠点を除去し、ある
いはこれらの欠点を補なうのに十分な、緻密で強
度があり、気孔率が高く、細孔の迷路のようにな
つているセラミツクスの多孔質体を製造する方法
として、焼結性無機物質として、γ−リチウムア
ルミネートで粒径が20μ以下のものを使用し、木
材パルプの添加量を３〜15重量％と少量にして、
アルミナを使用する方法より低温で焼結可能と
し、気孔率が、焼結物の全体積の40〜80％である
ような多孔質体を得、これに電解質成分を含浸す
る燃料電池用電解質タイルの製造方法である。
いはこれらの欠点を補なうのに十分な、緻密で強
度があり、気孔率が高く、細孔の迷路のようにな
つているセラミツクスの多孔質体を製造する方法
として、焼結性無機物質として、γ−リチウムア
ルミネートで粒径が20μ以下のものを使用し、木
材パルプの添加量を３〜15重量％と少量にして、
アルミナを使用する方法より低温で焼結可能と
し、気孔率が、焼結物の全体積の40〜80％である
ような多孔質体を得、これに電解質成分を含浸す
る燃料電池用電解質タイルの製造方法である。
溶融炭酸塩燃料電池用電解質タイルの保持材と
しては、アルミナが緻密質で電気絶縁性等に優れ
ている。しかしながら、アルミナは燃料電池の電
解質として使用する炭酸リチウムと反応し、リチ
ウムアルミネートに変つてしまう。そこで、本発
明では、リチウムアルミネートの中で一番安定な
構造であるγ−リチウムアルミネートを製造し、
これを焼結性無機物質として使用する。
しては、アルミナが緻密質で電気絶縁性等に優れ
ている。しかしながら、アルミナは燃料電池の電
解質として使用する炭酸リチウムと反応し、リチ
ウムアルミネートに変つてしまう。そこで、本発
明では、リチウムアルミネートの中で一番安定な
構造であるγ−リチウムアルミネートを製造し、
これを焼結性無機物質として使用する。
以下さらに詳細に説明すれば、焼結性無機物質
として、γ−リチウムアルミネートを粉砕し、粒
径を20μ以下にして使用し、補強材としての機能
と気孔率を上る目的で、各種の有機繊維質の中か
ら木材パルプを選択し、木材パルプの添加量を焼
結前の乾燥時のシート全重量に対して３〜15重量
％としている。
として、γ−リチウムアルミネートを粉砕し、粒
径を20μ以下にして使用し、補強材としての機能
と気孔率を上る目的で、各種の有機繊維質の中か
ら木材パルプを選択し、木材パルプの添加量を焼
結前の乾燥時のシート全重量に対して３〜15重量
％としている。
焼結物質の製造方法は先ず、３〜15重量％の繊
維質と焼結性無機物質との粉体から成る固形分に
対して５〜30倍程度の重量の水を加えて湿式混合
し、抄造に適する水性スラリーに調整し、凝集剤
を添加し凝集させ、抄造機にて抄造し、シート
状、板状に成形する。この成形物を焼成炉に入
れ、酸化雰囲気で焼成する。焼成は、常温から、
木材パルプが焼失気化されて、細孔で迷路の様な
気孔を造り、その後、リチウムアルミネートが焼
結する1000〜1400℃まで、１時間あたり50〜200
℃の昇温速度で昇温し、焼結が行なわれる1000〜
1400℃で１〜３時間焼成を行なう。以上のよう
に、γ−リチウムアルミネートを使用することに
より、より低温で、しかも、木材パルプ量が３〜
15％程度の添加で、気孔率が大きく、細孔が迷路
のようになつた緻密質で強度の大きな燃料電池用
電解質タイル用保持材が製造可能となる。
維質と焼結性無機物質との粉体から成る固形分に
対して５〜30倍程度の重量の水を加えて湿式混合
し、抄造に適する水性スラリーに調整し、凝集剤
を添加し凝集させ、抄造機にて抄造し、シート
状、板状に成形する。この成形物を焼成炉に入
れ、酸化雰囲気で焼成する。焼成は、常温から、
木材パルプが焼失気化されて、細孔で迷路の様な
気孔を造り、その後、リチウムアルミネートが焼
結する1000〜1400℃まで、１時間あたり50〜200
℃の昇温速度で昇温し、焼結が行なわれる1000〜
1400℃で１〜３時間焼成を行なう。以上のよう
に、γ−リチウムアルミネートを使用することに
より、より低温で、しかも、木材パルプ量が３〜
15％程度の添加で、気孔率が大きく、細孔が迷路
のようになつた緻密質で強度の大きな燃料電池用
電解質タイル用保持材が製造可能となる。
前記工程で得られたγ−リチウムアルミネート
多孔質体に共晶組成電解質成分を500°〜650℃の
温度範囲で含浸することで燃料電池用電解質タイ
ルを得ることができる。
多孔質体に共晶組成電解質成分を500°〜650℃の
温度範囲で含浸することで燃料電池用電解質タイ
ルを得ることができる。
以下に本発明の具体的な実施例を述べる。な
お、組成は全て重量比である。
お、組成は全て重量比である。
〈実施例 １〉
(A) 試料の調整
γ−リチウムアルミネート（平均粒径15μ）
30部 木材パルプ ５部 水 1000部 (B) 凝集剤 硫酸バンド15％水溶液 30部 ポリアクリルアミド系高分子凝集剤0.2％水溶
液 （三洋化成(株)製商品名「サリポリＮ−500」）
20部 ２程度の容器に水1000部と木材パルプ５部を
入れ、20分ほど撹拌して水に十分分散させて、そ
こへ、γ−リチウムアルミネート30部を加えて１
分ほど撹拌し、水性スラリーを作る。その中へあ
らかじめ作つておいた硫酸バンド（15％水溶液）
を30部加えて２分ほど撹拌し、PHが４以下になつ
たことをPH試験紙で確認して、これもあらかじめ
作つておいたポリアクリルアミド高分子凝集剤
（サンポリＮ−500の0.2％水溶液）を20部添加し、
１分ほど撹拌して凝集させる。
30部 木材パルプ ５部 水 1000部 (B) 凝集剤 硫酸バンド15％水溶液 30部 ポリアクリルアミド系高分子凝集剤0.2％水溶
液 （三洋化成(株)製商品名「サリポリＮ−500」）
20部 ２程度の容器に水1000部と木材パルプ５部を
入れ、20分ほど撹拌して水に十分分散させて、そ
こへ、γ−リチウムアルミネート30部を加えて１
分ほど撹拌し、水性スラリーを作る。その中へあ
らかじめ作つておいた硫酸バンド（15％水溶液）
を30部加えて２分ほど撹拌し、PHが４以下になつ
たことをPH試験紙で確認して、これもあらかじめ
作つておいたポリアクリルアミド高分子凝集剤
（サンポリＮ−500の0.2％水溶液）を20部添加し、
１分ほど撹拌して凝集させる。
以上のようにして凝集した試料は、抄造機で抄
造して10〜30cm角で、１〜５mm厚のシート状にな
る。これを乾燥した後に電気炉に入れて、酸化雰
囲気中で、必要ならば空気を流しながら、常温か
ら、100℃／Ｈの速度で加熱し、木材パルプが焼
失気化されて、細孔で迷路のような気孔ができ、
その後、リチウムアルミネートが焼結する1300℃
まで昇温し、電気炉の温度が1300℃になつたら、
この温度で２時間保持して、γ−リチウムアルミ
ネートを焼結させて、気孔率が58％の燃料電池用
電解質保持材としての多孔質体を製造した。この
多孔質体の曲げ強さは55Kg／cm2であつた。γ−リ
チウムアルミネート多孔質に対する共晶組成電解
質融体（47.5重量％炭酸リチウム−52.5重量％炭
酸カリウム）の含浸は酸化雰囲気中の電気炉にお
いて60℃／Ｈの昇温速度で550℃まで到達させ、
550℃で１時間保持して行つた。この工程で得ら
れた電解質タイルの保持材と電解質の割合は45：
55（重量比）であり、その曲げ強さは1100Kg／cm2
となつて従来知られている値と同等かそれ以上で
あつた。本実施例の電解質タイルを用いて溶融炭
酸塩燃料電池を構成し、以下の条件で単セル試験
を実施した。
造して10〜30cm角で、１〜５mm厚のシート状にな
る。これを乾燥した後に電気炉に入れて、酸化雰
囲気中で、必要ならば空気を流しながら、常温か
ら、100℃／Ｈの速度で加熱し、木材パルプが焼
失気化されて、細孔で迷路のような気孔ができ、
その後、リチウムアルミネートが焼結する1300℃
まで昇温し、電気炉の温度が1300℃になつたら、
この温度で２時間保持して、γ−リチウムアルミ
ネートを焼結させて、気孔率が58％の燃料電池用
電解質保持材としての多孔質体を製造した。この
多孔質体の曲げ強さは55Kg／cm2であつた。γ−リ
チウムアルミネート多孔質に対する共晶組成電解
質融体（47.5重量％炭酸リチウム−52.5重量％炭
酸カリウム）の含浸は酸化雰囲気中の電気炉にお
いて60℃／Ｈの昇温速度で550℃まで到達させ、
550℃で１時間保持して行つた。この工程で得ら
れた電解質タイルの保持材と電解質の割合は45：
55（重量比）であり、その曲げ強さは1100Kg／cm2
となつて従来知られている値と同等かそれ以上で
あつた。本実施例の電解質タイルを用いて溶融炭
酸塩燃料電池を構成し、以下の条件で単セル試験
を実施した。
電極：多孔質ニツケル板
試験温度：650℃
カソードガス：Air＋30％CO2
マノードガス：H2＋20％CO2
上記試験条件において、電流密度が150mA／
cm2の時の電圧は0.75Vとなり、従来例と同等かそ
れ以上であり、本発明の燃料電池電解質タイルの
有効性が実証された。また、この単セル試験およ
び別に行つたヒートサイクル試験でも電解質タイ
ルに欠陥の発生は認められず、本発明の電解質タ
イルは耐久性、寿命特性の面でもすぐれているこ
とが裏付けられた。
cm2の時の電圧は0.75Vとなり、従来例と同等かそ
れ以上であり、本発明の燃料電池電解質タイルの
有効性が実証された。また、この単セル試験およ
び別に行つたヒートサイクル試験でも電解質タイ
ルに欠陥の発生は認められず、本発明の電解質タ
イルは耐久性、寿命特性の面でもすぐれているこ
とが裏付けられた。
〈実施例 ２〉
Ａ 試料の調整
γ−リチウムアルミネート（平均粒径10μｍ）
30部 木材パルプ １部 水 1000部 Ｂ 凝集剤 硫酸バンド15％水溶液 20部 高分子凝集剤0.2％水溶液 30部 （三洋化成(株)製商品名「サンポリＮ−500」） 以上のような組成(A)，(B)を用いて、以下は実施
例１と全く同様にしてシート状の燃料電池用電解
質タイルが得られた。
30部 木材パルプ １部 水 1000部 Ｂ 凝集剤 硫酸バンド15％水溶液 20部 高分子凝集剤0.2％水溶液 30部 （三洋化成(株)製商品名「サンポリＮ−500」） 以上のような組成(A)，(B)を用いて、以下は実施
例１と全く同様にしてシート状の燃料電池用電解
質タイルが得られた。
これの電池出力性能は実施例１の場合と同様で
あつた。
あつた。
以上、述べたようにγ−リチウムアルミネート
多孔質体を作る工程は、従来の薄型で、気孔のな
い、緻密質の金属酸化物を作る方法と発泡性多孔
質体を作る方法の両方法の長所をとり入れてお
り、気孔率の調整も木材パルプの添加量によつて
任意に制御できる。しかもセラミツクフオーム製
造における問題の、ポリウレタンによる発泡を施
した後の複雑な処理工程が除去されるので、多孔
質体の製造工程が簡略化される。また、より低温
で、緻密で強度の高いγ−リチウムアルミネート
多孔質体が得られるため、省エネルギーの効果が
生ずる。
多孔質体を作る工程は、従来の薄型で、気孔のな
い、緻密質の金属酸化物を作る方法と発泡性多孔
質体を作る方法の両方法の長所をとり入れてお
り、気孔率の調整も木材パルプの添加量によつて
任意に制御できる。しかもセラミツクフオーム製
造における問題の、ポリウレタンによる発泡を施
した後の複雑な処理工程が除去されるので、多孔
質体の製造工程が簡略化される。また、より低温
で、緻密で強度の高いγ−リチウムアルミネート
多孔質体が得られるため、省エネルギーの効果が
生ずる。
さらに、本発明の方法で得たγ−リチウムアル
ミネート多孔質体の細孔は迷路のようになつてい
るので、熱応力にも強く、電解質の含浸性、保持
能力がすぐれている。そして、電解質タイルとし
ての機械的強度も向上してくる。
ミネート多孔質体の細孔は迷路のようになつてい
るので、熱応力にも強く、電解質の含浸性、保持
能力がすぐれている。そして、電解質タイルとし
ての機械的強度も向上してくる。
したがつて、本発明の方法、すなわち抄紙法で
製造した電解質タイルを用いたことによつて、電
池性能と経済性にすぐれた溶融炭酸塩燃料電池を
構成することができた。
製造した電解質タイルを用いたことによつて、電
池性能と経済性にすぐれた溶融炭酸塩燃料電池を
構成することができた。
この発明によれば、燃料電池用電解質タイルの
大型化も容易であるので、高温型燃料電池の開発
促進に寄与するところ大である。
大型化も容易であるので、高温型燃料電池の開発
促進に寄与するところ大である。
Claims (1)
- １ 粒径20μ以下のγ−リチウムアルミネートの
粉体と木材パルプを水中で混合して抄造に適する
水性スラリーとなし、凝集剤を添加して粉体をパ
ルプに吸着凝集せしめ、抄造することにより、焼
成前の乾燥全重量に対して３〜15％木材パルプを
含有するシート状もしくは板状の成形物を得、該
成形物を酸化雰囲気中で焼成して木材パルプ分を
焼失気化させ、しかる後、γ−リチウムアルミネ
ートの粉体を焼結してγ−リチウムアルミネート
多孔質体とし、これに炭酸リチウムと炭酸カリウ
ムからなる電解質成分を含浸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 |
|---|---|---|---|
| JP58181485A JPS6072172A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | 燃料電池用電解質タイルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58181485A JPS6072172A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | 燃料電池用電解質タイルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6072172A JPS6072172A (ja) | 1985-04-24 |
| JPH0259592B2 true JPH0259592B2 (ja) | 1990-12-12 |
Family
ID=16101581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58181485A Granted JPS6072172A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | 燃料電池用電解質タイルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6072172A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62133676A (ja) * | 1985-12-06 | 1987-06-16 | Toppan Printing Co Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池用電解質タイルの製法 |
| US7234661B2 (en) | 2004-07-21 | 2007-06-26 | Shimano Inc. | Drag adjustment device for a dual-bearing reel |
-
1983
- 1983-09-28 JP JP58181485A patent/JPS6072172A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6072172A (ja) | 1985-04-24 |
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