JPH0334265A - 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
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- JPH0334265A JPH0334265A JP1166771A JP16677189A JPH0334265A JP H0334265 A JPH0334265 A JP H0334265A JP 1166771 A JP1166771 A JP 1166771A JP 16677189 A JP16677189 A JP 16677189A JP H0334265 A JPH0334265 A JP H0334265A
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- JP
- Japan
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- phosphoric acid
- acid
- freezing point
- electrolyte
- strong
- Prior art date
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- 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）
（１）
（２）
（３）
（４）
本発明は、運転停止時に低温環境下にあっても凍結する
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。
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。
（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℃
近くでも稼働可能である。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℃
近くでも稼働可能である。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。
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
はこれを挾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ものとなっていた。
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
はこれを挾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ものとなっていた。
このような問題点を解決するため、出願人は、低温環境
化でも凍結しにくく電池性能の低下もないリン酸型燃料
電池の電解液を提案している（同日出願の特許願（１）
〜（４））。
化でも凍結しにくく電池性能の低下もないリン酸型燃料
電池の電解液を提案している（同日出願の特許願（１）
〜（４））。
これは、強リン酸が凍結しやすいのは、）１．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
ＰＯ２基が水素結合によってつながった構造であり結晶
格子を安定に形成することができる点に着目したもので
、強リン酸と陰イオンを共通にする共役塩、リン酸塩を
添加することにより、リン酸結晶の成長を阻害して、そ
の凝固点を低下させている（同日出願の特許願（１））
、またリン酸とは陰イオンを共通にしない非共役無機塩
を添加することによって結晶核の生成を阻害し凝固点を
下げている（同日出願の特許願（２））、 また混合
溶液系では混合エントロピー効果により凝固点が降下す
ることを利用して、電池性能に影響を与えないプロトン
導電性を有するリン酸以外の異種酸を添加し、凝固点を
降下させた電解液を提案している（同日出願の特許願（
３））。
分子間力が大きいこと、及びその分子構造が四面体型の
ＰＯ２基が水素結合によってつながった構造であり結晶
格子を安定に形成することができる点に着目したもので
、強リン酸と陰イオンを共通にする共役塩、リン酸塩を
添加することにより、リン酸結晶の成長を阻害して、そ
の凝固点を低下させている（同日出願の特許願（１））
、またリン酸とは陰イオンを共通にしない非共役無機塩
を添加することによって結晶核の生成を阻害し凝固点を
下げている（同日出願の特許願（２））、 また混合
溶液系では混合エントロピー効果により凝固点が降下す
ることを利用して、電池性能に影響を与えないプロトン
導電性を有するリン酸以外の異種酸を添加し、凝固点を
降下させた電解液を提案している（同日出願の特許願（
３））。
さらにフッ化アルコールなどの非イオン性物質を添加す
ることにより、リン酸結晶の巨大化を防止して、その凍
結を防止することも見出している（同日出願の特許願（
４））。
ることにより、リン酸結晶の巨大化を防止して、その凍
結を防止することも見出している（同日出願の特許願（
４））。
これらはいずれも、電池性能を損ねることなく電解液の
凍結を防止することができる画期的なものである。
凍結を防止することができる画期的なものである。
しかし、これら添加剤のリン酸溶液に対する溶解度には
限度があり、また電池性能を損なわない添加量にしなけ
ればならないことから、凍結温度低下能力には限界があ
り、なお−層の凍結温度の低下が望まれる。
限度があり、また電池性能を損なわない添加量にしなけ
ればならないことから、凍結温度低下能力には限界があ
り、なお−層の凍結温度の低下が望まれる。
（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ｍ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ｍ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、リン酸塩、非共役無機塩、
プロトン導電性を有する異種酸及び非イオン性物質から
選ばれた少くとも２種類以上の化合物の混合物と、強リ
ン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。
プロトン導電性を有する異種酸及び非イオン性物質から
選ばれた少くとも２種類以上の化合物の混合物と、強リ
ン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、凝固点降下に効果がある各種添加剤
を２種以上混合してリン酸電解液に添加して、各添加剤
の相乗効果により、より一層の凝固点降下を可能にした
ものである。
を２種以上混合してリン酸電解液に添加して、各添加剤
の相乗効果により、より一層の凝固点降下を可能にした
ものである。
以下本発明の電解液の構成成分について説明する。
（リン酸）
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。
（リン酸塩）
リン酸塩は、強リン酸とは構成陽イオンを異にするだけ
なので、その大きさや電荷バランスが異なるが、その分
子構造は強リン酸と似ている。
なので、その大きさや電荷バランスが異なるが、その分
子構造は強リン酸と似ている。
従って、その共通イオンであるリン酸イオンはリン酸の
結晶格子内に入りこみ、一方、電荷バランスを取るため
にリン酸塩の陽イオンも結晶格子内に入りこむことにな
りリン酸結晶格子の成長すなわち凍結が阻害される。
結晶格子内に入りこみ、一方、電荷バランスを取るため
にリン酸塩の陽イオンも結晶格子内に入りこむことにな
りリン酸結晶格子の成長すなわち凍結が阻害される。
リン酸塩を形成する陽イオンは、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ等のア
ルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンなどが好ま
しいが、リン酸液に対する溶解度を確保できれば十分で
あり、例えばＡ９イオンを用いることもできる。
ルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンなどが好ま
しいが、リン酸液に対する溶解度を確保できれば十分で
あり、例えばＡ９イオンを用いることもできる。
リン酸塩を形成する陰イオンは、強リン酸と同様、オル
トリン酸イオンに限られず、ビロリン酸イオン、トリリ
ン酸イオン又は直鎖状縮合リン酸（縮合度８〜９位まで
）イオンであってもよい。
トリン酸イオンに限られず、ビロリン酸イオン、トリリ
ン酸イオン又は直鎖状縮合リン酸（縮合度８〜９位まで
）イオンであってもよい。
リン酸塩の好適例としては、ＫＦ（２ＰＯ４゜Ｋｇ Ｈ
ＰＯ＜ 、に３ ＰＯ４、Ｎａ Ｈ２ＰＯ４。
ＰＯ＜ 、に３ ＰＯ４、Ｎａ Ｈ２ＰＯ４。
Ｎａ２ＨＰＯ４，Ｎａ ｓ ＰＯ４、ＮａａＨｚ Ｐ２
０−ｒ。
０−ｒ。
Ｎａ４Ｐｚ ０７ 、Ｋｇ Ｈ２Ｐｘ Ｏｔ 、に４
Ｐ２０７などが挙げられる。この内、ＫＨ，ＰＯ，また
はＮａ Ｈ２ＰＯ４が特に好ましい。
Ｐ２０７などが挙げられる。この内、ＫＨ，ＰＯ，また
はＮａ Ｈ２ＰＯ４が特に好ましい。
（非共役無機塩）
非共役無機塩は強リン酸と共通する構成イオンを持たな
いが、その各イオンは、電荷バランスにより、強リン酸
内に安定して混在したイオン混合体となる。このため、
強リン酸の単結晶化を阻害し凍結を防止すると考えられ
る。
いが、その各イオンは、電荷バランスにより、強リン酸
内に安定して混在したイオン混合体となる。このため、
強リン酸の単結晶化を阻害し凍結を防止すると考えられ
る。
非共役無機塩は、リン酸に溶解するものであって、かつ
リン酸と反応性のない（反応しても悪影響を与えない）
ものでなければならない。一般に金属塩はリン酸溶液に
難溶であるから本発明への適用は不利と考えられるが、
硫酸塩のように易溶の金属塩であれば本発明に用いても
よい。通常は、Ｎａ、に、Ｍｇ、Ｃａ等のアルカリ金属
イオン、アルカリ土類金属イオンを陽イオンとする無機
塩が好ましいが、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、
アルミニウム等の各属の金属イオンを陽イオンとするも
のでもよい。
リン酸と反応性のない（反応しても悪影響を与えない）
ものでなければならない。一般に金属塩はリン酸溶液に
難溶であるから本発明への適用は不利と考えられるが、
硫酸塩のように易溶の金属塩であれば本発明に用いても
よい。通常は、Ｎａ、に、Ｍｇ、Ｃａ等のアルカリ金属
イオン、アルカリ土類金属イオンを陽イオンとする無機
塩が好ましいが、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、
アルミニウム等の各属の金属イオンを陽イオンとするも
のでもよい。
非共役無機塩を構成する陰イオンは、硫酸イオン、炭酸
イオン、珪酸イオンなどが好ましい。塩化物はリン酸に
より腐食性の高い塩化水素ガスを発生するので好ましく
ない、炭酸塩は炭酸ガスを生じることになるが、これは
水蒸気と一緒に系外に除去できるので、本発明の非共役
無機塩として使用することが出来る。
イオン、珪酸イオンなどが好ましい。塩化物はリン酸に
より腐食性の高い塩化水素ガスを発生するので好ましく
ない、炭酸塩は炭酸ガスを生じることになるが、これは
水蒸気と一緒に系外に除去できるので、本発明の非共役
無機塩として使用することが出来る。
非共役無機塩の具体例としては、Ｚ ｎ Ｓ ０４＊Ｎ
ｉ ５０４ 、Ｎａ２ＣＯ３，ＢｅＳＯ４゜ＣｄＳＯ
４，ＣＯ３Ｏ４、ＦｅＳＯ４゜Ａ１□（ＳＯ４１，Ｋｇ
Ｍｇ （５０４１，。
ｉ ５０４ 、Ｎａ２ＣＯ３，ＢｅＳＯ４゜ＣｄＳＯ
４，ＣＯ３Ｏ４、ＦｅＳＯ４゜Ａ１□（ＳＯ４１，Ｋｇ
Ｍｇ （５０４１，。
Ｋｇ ５０４ 、 Ｋａ Ｚｎ （ＳＯ２） ２ 、
Ｍ ｇ Ｓ Ｏ４。
Ｍ ｇ Ｓ Ｏ４。
ＭｎＳＯ４、Ｋｚ ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３。
ＣａＣＯ３，に２Ｓｉｎｓなどが挙げられる。
（プロトン導電性を有する異種酸）
これは、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。
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。
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
１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
有する異種酸を有効な添加剤として見い出した。
１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
有する異種酸を有効な添加剤として見い出した。
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。
（非イオン性物質）
非イオン性物質をリン酸溶液中に懸濁することにより、
リン酸の分子間距離を大きくし、その結晶化・凍結が阻
害する。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。これにより凝固点を降下させるものである。
リン酸の分子間距離を大きくし、その結晶化・凍結が阻
害する。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。これにより凝固点を降下させるものである。
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℃）で溶液として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（−〇Ｈ）などの官能基のある化合物が好ましい。
、リン酸と化学反応せず、また運転温度（約２００〜２
２０℃）で溶液として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（−〇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。２００℃以上の沸点を確保するためには、一般に
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程度が最も好ましい。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、
生貝環構造を問わない。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バーフルオル
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 Ｆ２ｎ＋ＩＯＨ（ｎ＝
４〜６）が好ましい、またフェノールの置換体Ｃ，Ｆ、
○Ｈも用いることもできる。
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。２００℃以上の沸点を確保するためには、一般に
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程度が最も好ましい。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、
生貝環構造を問わない。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バーフルオル
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 Ｆ２ｎ＋ＩＯＨ（ｎ＝
４〜６）が好ましい、またフェノールの置換体Ｃ，Ｆ、
○Ｈも用いることもできる。
以上説明した各添加剤のリン酸電解液に対する添加量に
は制限がある。
は制限がある。
リン酸塩と無機塩の場合は、その添加量が過剰であると
、添加リン酸塩又は無機塩が析出して、それが結晶核と
なり凝固点が上昇し、かえって凍結しやすくなる。従っ
て、これらの塩の添加量は、リン酸液中でこれらが析出
しない濃度以下であることが望ましい、用いる塩により
その添加量は異なるが、リン酸塩の場合は、通常３０重
量％以下である。非共役無機塩の場合は通常２０重量％
以下である。
、添加リン酸塩又は無機塩が析出して、それが結晶核と
なり凝固点が上昇し、かえって凍結しやすくなる。従っ
て、これらの塩の添加量は、リン酸液中でこれらが析出
しない濃度以下であることが望ましい、用いる塩により
その添加量は異なるが、リン酸塩の場合は、通常３０重
量％以下である。非共役無機塩の場合は通常２０重量％
以下である。
異種酸の場合は、その過剰添加による、リン酸電解液と
しての性能低下、また酸化力のある異種酸を使用した場
合に見らねる炭素電極の劣化を考慮しなければならない
、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０通常は、リン酸に対し５
０重量％以下であるのが好ましい。
しての性能低下、また酸化力のある異種酸を使用した場
合に見らねる炭素電極の劣化を考慮しなければならない
、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０通常は、リン酸に対し５
０重量％以下であるのが好ましい。
非イオン性物質の場合も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。
本発明では、これら各添加剤を２１ｍ以上混合してリン
酸電解液に添加することにより、上記弊害を生じること
なく、より一層の凝固点降下を可能にする。その混合比
、添加量はどの添加剤の組合せを用いるかにより異なり
、各添加剤の濃度が上記の各濃度以下となるように組合
せるのが好ましい、混合物の添加量は全体で、通常、強
リン酸の６０重量％以下である。
酸電解液に添加することにより、上記弊害を生じること
なく、より一層の凝固点降下を可能にする。その混合比
、添加量はどの添加剤の組合せを用いるかにより異なり
、各添加剤の濃度が上記の各濃度以下となるように組合
せるのが好ましい、混合物の添加量は全体で、通常、強
リン酸の６０重量％以下である。
なお各添加剤を２種類のみ混合するだけでなく、３種類
以上、場合によっては全種類混合しでもよい、また各添
加剤はそれぞれ各添加剤の範晴の２以上の化合物を組合
せたもので６良いのは勿論である。
以上、場合によっては全種類混合しでもよい、また各添
加剤はそれぞれ各添加剤の範晴の２以上の化合物を組合
せたもので６良いのは勿論である。
（実験例）
各濃度のリン酸溶液に３％に２ ＳＯ４，５％に８２Ｐ
Ｏ，又はこの両者を混合して添加し、その凝固点（晶出
温度）変化を調べた。
Ｏ，又はこの両者を混合して添加し、その凝固点（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、３
％に、Ｓｏ、を添加した場合（−・−）、又は５％ＫＨ
ｚ ＰＯ，を添加した場合（−ム−）は−２０’Ｃ以下
まで凝固点が低下する。しかしそれ以上の凝固点降下は
認められない。第２図に示すようにＫａ Ｓｏ、は１０
０％リン酸（オルトリン酸換算）に対し３％までしか溶
解できず、Ｋ２ＳＯ４単独ではこれ以上の凝固点降下は
望めなかった。ここで３％に２ＳＯ，，５％に８２Ｐ○
４の両者を混合して添加すると、１００％リン酸でも一
３０℃以下にまで凝固点を下げることができた（第１図
、−■−）。
％に、Ｓｏ、を添加した場合（−・−）、又は５％ＫＨ
ｚ ＰＯ，を添加した場合（−ム−）は−２０’Ｃ以下
まで凝固点が低下する。しかしそれ以上の凝固点降下は
認められない。第２図に示すようにＫａ Ｓｏ、は１０
０％リン酸（オルトリン酸換算）に対し３％までしか溶
解できず、Ｋ２ＳＯ４単独ではこれ以上の凝固点降下は
望めなかった。ここで３％に２ＳＯ，，５％に８２Ｐ○
４の両者を混合して添加すると、１００％リン酸でも一
３０℃以下にまで凝固点を下げることができた（第１図
、−■−）。
また同様の相乗効果はリン酸塩と異種酸とを混合して添
加した場合にも見られ、第３図に示すようにＯ１７％Ｋ
Ｈ，ＰＯ，と１２％Ｆ（、ＳＯ，とを混合添加すること
により、単独成分のみを添加した場合（−・−：０．７
％Ｋ）１２ＰＯ，、−ムー：１２％Ｈ２Ｓｏ、）に比べ
全濃度域で顕著な凝固点降下が認められた（−１１−）
。
加した場合にも見られ、第３図に示すようにＯ１７％Ｋ
Ｈ，ＰＯ，と１２％Ｆ（、ＳＯ，とを混合添加すること
により、単独成分のみを添加した場合（−・−：０．７
％Ｋ）１２ＰＯ，、−ムー：１２％Ｈ２Ｓｏ、）に比べ
全濃度域で顕著な凝固点降下が認められた（−１１−）
。
非イオン性物質とリン酸塩とを混合添加した場合も同様
で、第４図に示すように１％パーフルオロプロピルアル
コールと３．５％ＫＦ（、ＰＯ，とを混合添加すること
により、単独成分のみを添加した場合（−・−：１％Ｃ
３Ｆ、０Ｈ１−ムー：３．５％ＫＨ，ＰＯ，）に比べ全
濃度域で顕著な凝固点降下が認められた（第４図、−ｍ
−）。
で、第４図に示すように１％パーフルオロプロピルアル
コールと３．５％ＫＦ（、ＰＯ，とを混合添加すること
により、単独成分のみを添加した場合（−・−：１％Ｃ
３Ｆ、０Ｈ１−ムー：３．５％ＫＨ，ＰＯ，）に比べ全
濃度域で顕著な凝固点降下が認められた（第４図、−ｍ
−）。
なお第１．３．４図において点線はリン酸溶液（対照）
の融点（文献値）を示す。
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、リン酸塩、
非共役無機塩、プロトン導電性を有する異種酸及び非イ
オン性物質から選ばれた少くとも２種類以上の化合物の
混合物を添加したものである。従って、各化合物を単独
で添加する場合よりも、さらに凝固点を下げることがで
きる。このた４゜ め、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。
非共役無機塩、プロトン導電性を有する異種酸及び非イ
オン性物質から選ばれた少くとも２種類以上の化合物の
混合物を添加したものである。従って、各化合物を単独
で添加する場合よりも、さらに凝固点を下げることがで
きる。このた４゜ め、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。
第１図は３％に、Ｓｏ、と５％ＫＨ，ＰＯ４とを添加し
た場合のリン酸電解液の凝固点温度を示す凍結状態図で
ある。 第２図は１００％リン酸へのに、Ｓｏ、添加量と凝固点
温度の関係図である。 第３図は０．７％ＫＨ２ＰＯ４と１２％Ｈ２Ｓｏ、とを
添加した場合のリン酸電解液の凝固点温度を示す凍結状
態図である。 第４図は１％Ｃ３Ｆ、ＯＨと３．５％ＫＨ２ＰＯ２とを
添加した場合のリン酸電解液の凝固点温度を示す凍結状
態図である。 一〇−：対照（無添加）の凝固点変化、−・−−ムー：
単独成分のみを添加した場合の凝固点変化、 一■−：２成分を混合添加した場合の凝固点変化、 一一一一−：対照（無添加）の融点。
た場合のリン酸電解液の凝固点温度を示す凍結状態図で
ある。 第２図は１００％リン酸へのに、Ｓｏ、添加量と凝固点
温度の関係図である。 第３図は０．７％ＫＨ２ＰＯ４と１２％Ｈ２Ｓｏ、とを
添加した場合のリン酸電解液の凝固点温度を示す凍結状
態図である。 第４図は１％Ｃ３Ｆ、ＯＨと３．５％ＫＨ２ＰＯ２とを
添加した場合のリン酸電解液の凝固点温度を示す凍結状
態図である。 一〇−：対照（無添加）の凝固点変化、−・−−ムー：
単独成分のみを添加した場合の凝固点変化、 一■−：２成分を混合添加した場合の凝固点変化、 一一一一−：対照（無添加）の融点。
Claims (4)
- （１）リン酸塩、非共役無機塩、プロトン導電性を有す
る異種酸及び非イオン性物質から選ばれた少くとも２種
類以上の化合物の混合物と、強リン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）前記混合物の添加量が、強リン酸の６０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 |
|---|---|---|---|
| JP1166771A JPH0334265A (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 |
|---|---|---|---|
| JP1166771A JPH0334265A (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 |
|---|---|
| JPH0334265A true JPH0334265A (ja) | 1991-02-14 |
Family
ID=15837388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1166771A Pending JPH0334265A (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) | JPH0334265A (ja) |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP1166771A patent/JPH0334265A/ja active Pending
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