JPH0334264A - 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
- JPH0334264A JPH0334264A JP1166770A JP16677089A JPH0334264A JP H0334264 A JPH0334264 A JP H0334264A JP 1166770 A JP1166770 A JP 1166770A JP 16677089 A JP16677089 A JP 16677089A JP H0334264 A JPH0334264 A JP H0334264A
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- Japan
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- phosphoric acid
- strong
- electrolyte
- ionic
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- Pending
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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）
（３）
（１）
（２）
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。リン酸は高濃度でも他
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ＣＯ□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１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負目動
車電源などの可搬型燃料電池としてち考えられている。
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。リン酸は高濃度でも他
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ＣＯ□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１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負目動
車電源などの可搬型燃料電池としてち考えられている。
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ちのであり、
低温環境下で運転を停止しても凍結することがなく、ま
た電池の性能を低下させることち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
た電池の性能を低下させることち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、少なくとも１
以上の非イオン性物質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。
以上の非イオン性物質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。
強リン酸が凍結しやすいのは、Ｈ，ＰＯ，の分子間力が
大きいこと、及びその分子構造が四面体型のＰＯ４基が
水素結合によってつながった構造であり結晶搦子を安定
に形成することができるからと考えられている。ここで
非イオン性物質をリン酸溶液中に懸濁すると、リン酸の
分子間距離が離れ、その結晶化・凍結が阻害される。ま
たリン酸が結晶化を開始しても、その結晶粒界の間に非
イオン性物質が位置するため結晶成長が阻害される。
大きいこと、及びその分子構造が四面体型のＰＯ４基が
水素結合によってつながった構造であり結晶搦子を安定
に形成することができるからと考えられている。ここで
非イオン性物質をリン酸溶液中に懸濁すると、リン酸の
分子間距離が離れ、その結晶化・凍結が阻害される。ま
たリン酸が結晶化を開始しても、その結晶粒界の間に非
イオン性物質が位置するため結晶成長が阻害される。
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（−〇−）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）であってもよい。
、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（−〇−）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）であってもよい。
非イオン性物質は、リン酸に溶解または均質に懸濁でき
、リン酸と化学反応せず、また運転温度（約２００〜２
２０℃）で安定である必要がある。リン酸に対する溶解
性を確保するには、例えば、親水性アルコール基（−Ｏ
Ｈ）などの官能基のある化合物が好ましい。またＣ−Ｃ
結合の開裂を防止するには、ハロゲン原子などの強い電
子吸引基を有するものが望ましい、このような非イオン
性物質として、例えば、フッ化アルコールがある。２０
０℃以上の沸点を確保するためには、殻には炭素数４以
上の高級アルコールが望ましいが、炭素数が多すぎると
リン酸溶液に対する溶解度が減少するので、炭素数４〜
６程度が最ち好ましい、但しそれ以上の高級アルコール
の場合には、親水性アルコール基を多く導入することに
より溶解性を確保することができ、これらの条件を満た
せば、アルコールの価数、基本骨格の直鎖状、環状、分
枝状を問わない。また芳香族アルコール、多員環構造を
問わない、これらの中では特に、アルキルアルコールの
水素を全部フッ素に置換したパーフルオルアルコールは
耐熱性がよく安定であるので本発明には好ましい。より
具体的には、Ｃｎ Ｆｉｎ＋＋ＯＨ（ｎ＝４〜６）が好
ましい。
、リン酸と化学反応せず、また運転温度（約２００〜２
２０℃）で安定である必要がある。リン酸に対する溶解
性を確保するには、例えば、親水性アルコール基（−Ｏ
Ｈ）などの官能基のある化合物が好ましい。またＣ−Ｃ
結合の開裂を防止するには、ハロゲン原子などの強い電
子吸引基を有するものが望ましい、このような非イオン
性物質として、例えば、フッ化アルコールがある。２０
０℃以上の沸点を確保するためには、殻には炭素数４以
上の高級アルコールが望ましいが、炭素数が多すぎると
リン酸溶液に対する溶解度が減少するので、炭素数４〜
６程度が最ち好ましい、但しそれ以上の高級アルコール
の場合には、親水性アルコール基を多く導入することに
より溶解性を確保することができ、これらの条件を満た
せば、アルコールの価数、基本骨格の直鎖状、環状、分
枝状を問わない。また芳香族アルコール、多員環構造を
問わない、これらの中では特に、アルキルアルコールの
水素を全部フッ素に置換したパーフルオルアルコールは
耐熱性がよく安定であるので本発明には好ましい。より
具体的には、Ｃｎ Ｆｉｎ＋＋ＯＨ（ｎ＝４〜６）が好
ましい。
またフェノール系化合物の置換体Ｃ，Ｆ、ＯＨ等も用い
ることもできる。
ることもできる。
また非イオン系界面活性剤も用いることが出来、その中
では熱安定性の観点から特にフッ素系のものが好ましい
。
では熱安定性の観点から特にフッ素系のものが好ましい
。
これらは１種類だけ添加してもよいが、２種類以上の化
合物を組合せて添加してもよい。
合物を組合せて添加してもよい。
但し、非イオン性物質の添加量が過剰であるとリン酸溶
液の電解質としての役割を弱め、電池性能が低下する。
液の電解質としての役割を弱め、電池性能が低下する。
従って、このような電池性能と、リン酸溶液に対する溶
解度を勘案して、非イオン性物質の添加量は決められる
。用いる非イオン性物質によりその添加量は異なるが、
通常、４０重量％以下である。
解度を勘案して、非イオン性物質の添加量は決められる
。用いる非イオン性物質によりその添加量は異なるが、
通常、４０重量％以下である。
（実験例）
各濃度のリン酸溶液に非イオン性物質を添加して、その
凝固点（晶出温度）変化を調べた。
凝固点（晶出温度）変化を調べた。
第１図に示すように無添加の場合（−〇−）に比べ、１
重量％のパーフルオロブチルアルコールを添加した場合
（−・−）、リン酸電解液の凝固点（晶出温度）は、第
１図に示すように、１０〜１５℃低下し、寒冷環境下で
も凍結しないことが示された。
重量％のパーフルオロブチルアルコールを添加した場合
（−・−）、リン酸電解液の凝固点（晶出温度）は、第
１図に示すように、１０〜１５℃低下し、寒冷環境下で
も凍結しないことが示された。
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、強リン酸電解液に非イオン性物
質を含有させることによって、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４゜ とができるから、高い電池性能を発揮することができる
。
質を含有させることによって、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４゜ 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
示す凍結状態図である。 一〇−：対照（無添加）の凝固点変化、−・−： Ｃ４
Ｆ、ＯＨ，添加時の凝固点変化、：対照（無添加）の融
点。
示す凍結状態図である。 一〇−：対照（無添加）の凝固点変化、−・−： Ｃ４
Ｆ、ＯＨ，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、少なくとも１以上の非イオン性物質
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）前記非イオン性物質がフッ化アルコールであるこ
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）前記フッ化アルコールの濃度が、強リン酸の４０
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 |
|---|---|---|---|
| JP1166770A JPH0334264A (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 |
|---|---|---|---|
| JP1166770A JPH0334264A (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 |
|---|---|
| JPH0334264A true JPH0334264A (ja) | 1991-02-14 |
Family
ID=15837373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1166770A Pending JPH0334264A (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) | JPH0334264A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002225850A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Kokubu Denki Co Ltd | 包装箱 |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP1166770A patent/JPH0334264A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002225850A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Kokubu Denki Co Ltd | 包装箱 |
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