JPH0334263A - リン酸型燃料電池の電解液 - Google Patents
リン酸型燃料電池の電解液Info
- Publication number
- JPH0334263A JPH0334263A JP1166769A JP16676989A JPH0334263A JP H0334263 A JPH0334263 A JP H0334263A JP 1166769 A JP1166769 A JP 1166769A JP 16676989 A JP16676989 A JP 16676989A JP H0334263 A JPH0334263 A JP H0334263A
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- Japan
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- acid
- phosphoric acid
- electrolyte
- different
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- 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
Landscapes
- 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）
本発明は、運転停止時に低温環境下にあっても（４）
ｆｌ）
（２）
（３）
凍結することのないリン酸型燃料電池の電解液に関する
ものである。
ものである。
（発明の背景）
燃料電池は負極に送りこむ水素を燃料とし、正極に送り
こむ酸素を酸化剤として電解液の中で反応させ電流を取
り出す発電器である。その電解液として、リン酸を用い
たのがリン酸型燃料電池である。リン酸は高濃度でち他
の強酸に比べ腐食性が低く、沸点が高いので、２００℃
近くでも可動可能である。またリン酸はＣＯ２の影響を
受けないので、ナフサ、天然ガスのような化石燃料、メ
タノールのような合成燃料を改質して得られる、水素に
富むが二酸化炭素を含むガスを精製しなくてもそのまま
燃料として用いることができ、また空気中の二酸化炭素
を除去する必要がないから、空気をそのまま酸化剤とし
て用いることができる。また少量の触媒で、燃料電池と
しては比較的低温で大きな電流を取り出すことができる
。このため、濃厚リン酸を用いる燃料電池が実用の観点
から現在主流となり、電力プラントのみならず電気自動
車電源などの可搬型燃料電池としても考えられている。
こむ酸素を酸化剤として電解液の中で反応させ電流を取
り出す発電器である。その電解液として、リン酸を用い
たのがリン酸型燃料電池である。リン酸は高濃度でち他
の強酸に比べ腐食性が低く、沸点が高いので、２００℃
近くでも可動可能である。またリン酸はＣＯ２の影響を
受けないので、ナフサ、天然ガスのような化石燃料、メ
タノールのような合成燃料を改質して得られる、水素に
富むが二酸化炭素を含むガスを精製しなくてもそのまま
燃料として用いることができ、また空気中の二酸化炭素
を除去する必要がないから、空気をそのまま酸化剤とし
て用いることができる。また少量の触媒で、燃料電池と
しては比較的低温で大きな電流を取り出すことができる
。このため、濃厚リン酸を用いる燃料電池が実用の観点
から現在主流となり、電力プラントのみならず電気自動
車電源などの可搬型燃料電池としても考えられている。
しかし、電解質として使用するリン酸溶液は、通常、オ
ルトリン酸換算で８０〜１０５％であり、その凝固点が
高いため、寒冷地で燃料電池を運転停止して環境温度ま
で冷えると凝固・凍結し一方向に結晶が成長することに
なる。この結果リン酸溶液を含浸した電解質マトリック
ス、さらにはこれを挟持する電極が破壊されるという問
題があった。リン酸濃度を下げて電解液の凍結を防止す
ることもできるが、この場合には電池性能が悪くなると
いう不都合があった。
ルトリン酸換算で８０〜１０５％であり、その凝固点が
高いため、寒冷地で燃料電池を運転停止して環境温度ま
で冷えると凝固・凍結し一方向に結晶が成長することに
なる。この結果リン酸溶液を含浸した電解質マトリック
ス、さらにはこれを挟持する電極が破壊されるという問
題があった。リン酸濃度を下げて電解液の凍結を防止す
ることもできるが、この場合には電池性能が悪くなると
いう不都合があった。
特に、運転停止再開を繰返す可搬型燃料電池ではこのよ
うな不都合が深刻なちのとなっていた。
うな不都合が深刻なちのとなっていた。
（発明の目的）
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、
低温環境下で運転を停止しても凍結することがなく、ま
た電池に性能を低下させることもないリン酸型燃料電池
の電解液を提供することを目的とする。
低温環境下で運転を停止しても凍結することがなく、ま
た電池に性能を低下させることもないリン酸型燃料電池
の電解液を提供することを目的とする。
（発明の構成）
本発明のこのような目的は、強リン酸と、プロトン導電
性を有する異種酸とを含有することを特徴とするリン酸
型燃料電池の電解液により達成される。
性を有する異種酸とを含有することを特徴とするリン酸
型燃料電池の電解液により達成される。
すなわち本発明は、混合溶液系ではその混合エントロピ
ーにより自由エネルギーが一成分系に比べ低くなり、凝
固点（凍結温度）が低くなることを利用したものである
。
ーにより自由エネルギーが一成分系に比べ低くなり、凝
固点（凍結温度）が低くなることを利用したものである
。
ただしリン酸電解液として用いるためには、■リン酸と
完全に溶解し均一相を形成すること、■電解質としての
性質を落とさないこと、が必要である。発明者は、これ
らの条件を満たす物質として、Ｈ°供与体として働き、
リン酸と反応しないプロトン導電性を有する異種酸を見
出し、本発明を完成した。
完全に溶解し均一相を形成すること、■電解質としての
性質を落とさないこと、が必要である。発明者は、これ
らの条件を満たす物質として、Ｈ°供与体として働き、
リン酸と反応しないプロトン導電性を有する異種酸を見
出し、本発明を完成した。
以下本発明の電解液の構成成分について説明する。
本発明に用いられるリン酸は、電池性能を確保するため
、通常オルトリン酸換算で８０−１０５％であることが
望ましい、また８０％以下では凝固点は十分低く、寒冷
地で運転停止してもその凍結は殆ど問題とならない（第
１図（−０−）参照）、またリン酸は、オルトリン酸の
みならず、ビロリン酸、トリリン酸又は直鎖状縮合リン
酸（縮合度８〜９位まで）であってちよい。
、通常オルトリン酸換算で８０−１０５％であることが
望ましい、また８０％以下では凝固点は十分低く、寒冷
地で運転停止してもその凍結は殆ど問題とならない（第
１図（−０−）参照）、またリン酸は、オルトリン酸の
みならず、ビロリン酸、トリリン酸又は直鎖状縮合リン
酸（縮合度８〜９位まで）であってちよい。
異種酸はリン酸以外の酸であって、リン酸電解質と同様
のプロトン導電性を有するものであればよい。このよう
な異種酸としては、例えば、硫酸、ホウ酸、ケイ酸が挙
げられる。一般には、リン酸と反応しない無機酸が好ま
しいが、リン酸電解液に均一に溶解しリン酸と反応しな
いものであれば有機酸でもよい。
のプロトン導電性を有するものであればよい。このよう
な異種酸としては、例えば、硫酸、ホウ酸、ケイ酸が挙
げられる。一般には、リン酸と反応しない無機酸が好ま
しいが、リン酸電解液に均一に溶解しリン酸と反応しな
いものであれば有機酸でもよい。
これらは１種類だけを添加してもよいが、２種類以上の
異種酸を組合せて添加してもよい。
異種酸を組合せて添加してもよい。
ただし異種酸の添加量が過剰であると、リン酸電解液と
しての性質が弱められ、電池性能が低下する。また酸化
力のある異種酸では炭素電極の劣化を来たす、従って、
このような悪影響のでない範囲の濃度域で異種酸を添加
するのが好ましい。
しての性質が弱められ、電池性能が低下する。また酸化
力のある異種酸では炭素電極の劣化を来たす、従って、
このような悪影響のでない範囲の濃度域で異種酸を添加
するのが好ましい。
通常は、リン酸に対し５０重量％以下であるのが好まし
い、またケイ酸やホウ酸の場合には１重量％以下である
のが好ましい。
い、またケイ酸やホウ酸の場合には１重量％以下である
のが好ましい。
（実験例）
各濃度のリン酸溶液に異種酸を添加して、その凝固点（
晶出温度）変化を調べた。
晶出温度）変化を調べた。
無添加の場合（−〇−）に比べ、１５重量％の硫酸を添
加した場合（第１図Ａ、−・−）０．２重量％のホウ酸
を添加した場合（第１図Ｂ、−ム一）、０゜２重量％の
ケイ酸を添加した場合（第１図Ｃ１−１御）の何れもリ
ン酸電解液の凝固点（晶出温度）は１０〜２０℃低下し
、寒冷環境下でも凍結しないことが示された。
加した場合（第１図Ａ、−・−）０．２重量％のホウ酸
を添加した場合（第１図Ｂ、−ム一）、０゜２重量％の
ケイ酸を添加した場合（第１図Ｃ１−１御）の何れもリ
ン酸電解液の凝固点（晶出温度）は１０〜２０℃低下し
、寒冷環境下でも凍結しないことが示された。
なおホウ酸、ケイ酸の場合には、僅か０．２％でも顕著
な凝固点降下が見られる。この原因は明らかではないが
、次のようにも考えられる。平面三角形構造（ホウ酸の
場合）或いは四面体構造（ケイ酸の場合）をとるこれら
の酸は、架橋して高分子構造をとり易く電解液の粘度を
上げる。このためリン酸分子の結晶核への運動が抑制さ
れ、その結果、結晶成長が阻害される。このような本来
凍結すべき温度であるにち拘らず、結晶化への過渡状態
が安定に保持された過冷却状態となるため、これらの酸
の添加量が僅かでも顕著な凍結防止効果があると思われ
る。
な凝固点降下が見られる。この原因は明らかではないが
、次のようにも考えられる。平面三角形構造（ホウ酸の
場合）或いは四面体構造（ケイ酸の場合）をとるこれら
の酸は、架橋して高分子構造をとり易く電解液の粘度を
上げる。このためリン酸分子の結晶核への運動が抑制さ
れ、その結果、結晶成長が阻害される。このような本来
凍結すべき温度であるにち拘らず、結晶化への過渡状態
が安定に保持された過冷却状態となるため、これらの酸
の添加量が僅かでも顕著な凍結防止効果があると思われ
る。
なお点線はリン酸溶液（対照）の融点（文献値）を示す
。
。
（発明の効果）
以上のように本発明は、強リン酸電解液にプロトン導電
性を有する異種酸を添加することによってその凝固点°
を下げたものである。従って、低温環境下で運転を停止
しても凍結することがない。
性を有する異種酸を添加することによってその凝固点°
を下げたものである。従って、低温環境下で運転を停止
しても凍結することがない。
また通常なら凍結する高濃度のリン酸溶液を電解液とす
ることができるから、高い電池性能を発揮することがで
きる。
ることができるから、高い電池性能を発揮することがで
きる。
第１図はリン酸電解液の融点及び凝固点（晶出温度）を
示す図である。 一〇− −・− 一ム− 一■− 対照（無添加）の凝固点変化、 硫酸添加時の凝固点変化、 ホウ酸添加時の凝固点変化、 ケイ酸添加時の凝固点変化、 対照（無添加）の融点。
示す図である。 一〇− −・− 一ム− 一■− 対照（無添加）の凝固点変化、 硫酸添加時の凝固点変化、 ホウ酸添加時の凝固点変化、 ケイ酸添加時の凝固点変化、 対照（無添加）の融点。
Claims (4)
- （１）強リン酸と、プロトン導電性を有する異種酸とを
含有することを特徴とするリン酸型燃料電池の電解液。 - （２）前記異種酸が、硫酸、ホウ酸、ケイ酸から選ばれ
た少くとも１つ以上の異種酸であることを特徴とする請
求項（１）記載のリン酸型燃料電池の電解液。 - （３）前記強リン酸の濃度が、オルトリン酸換算で８０
〜１０５％であることを特徴とする請求項（１）又は（
２）記載のリン酸型燃料電池の電解液。 - （４）前記異種酸の濃度が、強リン酸の５０重量％以下
であることを特徴とする請求項（１）、（２）又は（３
）に記載のリン酸型燃料電池の電解液。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1166769A JPH0334263A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | リン酸型燃料電池の電解液 |
| US07/546,545 US5219675A (en) | 1989-06-30 | 1990-06-29 | Electrolyte for fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1166769A JPH0334263A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | リン酸型燃料電池の電解液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0334263A true JPH0334263A (ja) | 1991-02-14 |
Family
ID=15837355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1166769A Pending JPH0334263A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | リン酸型燃料電池の電解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0334263A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100470693B1 (ko) * | 2002-07-29 | 2005-02-07 | 김계동 | 낚시찌의 제조방법 및 그로부터 수득되는 낚시찌 |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP1166769A patent/JPH0334263A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100470693B1 (ko) * | 2002-07-29 | 2005-02-07 | 김계동 | 낚시찌의 제조방법 및 그로부터 수득되는 낚시찌 |
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