JPH0569267B2 - - Google Patents
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- JPH0569267B2 JPH0569267B2 JP61210080A JP21008086A JPH0569267B2 JP H0569267 B2 JPH0569267 B2 JP H0569267B2 JP 61210080 A JP61210080 A JP 61210080A JP 21008086 A JP21008086 A JP 21008086A JP H0569267 B2 JPH0569267 B2 JP H0569267B2
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、500〜700℃程度またはその近辺の温
度で作動する溶融炭酸塩燃料電池、詳しくはアル
カリ金属炭酸塩からなる電解質に電極反応を促進
するタングステンを塩の形で添加して、電極反応
の促進効果を発揮させるようにした溶融炭酸塩燃
料電池に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、溶融塩燃料電池としては、溶融アルカリ
炭酸塩を用いる系が最も一般的である。すなわ
ち、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
ムなどのアルカリ金属炭酸塩またはこれらの混合
物を電解質とし、これをリチウムアルミネートな
どの耐溶融塩性の粉末とともに板状に加工し、こ
れを燃料極（アノード）と空気極（カソード）と
の間に保持して電池を構成している。 上記のアルカリ金属炭酸塩を電解質とする溶融
塩燃料電池の場合、その電気化学的反応は次式
(1)，(2)のごとし進行し、イオン伝導は炭酸イオン
（CO3 2-）によつて行われる。 アノード：H2＋CO3 2-→H2Ｏ＋CO2＋2e (1) カソード：１／202＋CO2＋2e→CO3 2- (2) アノードにおいては、水素が電極細孔内を拡散
して電解質および電極と三相界面を形成し、上記
式(1)の反応が進行して水（スチーム）、炭酸ガス
および電子となる。 一方、カソードにおいては、酸素および炭酸ガ
スが電極細孔内を拡散して、上記と同様に電解質
および電極と三相界面を形成し、上記式(2)の反応
が進行して炭酸イオンとなる。炭酸イオンはカソ
ードからアノードにイオン伝導し、電子は外部回
路を通つてアノードからカソードに到達する。 アノードとしては、還元性雰囲気中で溶融炭酸
塩に耐える必要があるところから、多くの導電性
材料のうち、ニツケルが最も多く取り上げられ、
これに作動時での過焼結（シンタリング）を抑制
する目的でクロム、コバルト、アルミナなどの添
加剤が加えられている。すなわち、従来はNi−
Cr、Ni−Co、Ni−Al2O3などのNi系多孔質板が
用られている。 一方、カソードとしては、酸化性雰囲気中で耐
溶融塩性を必要とするところから、リチウムをド
ープした酸化ニツケルが最も普通に考えられ試験
されてきた。 すなわち、従来、最も一般的な電池構成として
は、ニツケル／溶融炭酸アルカリ塩＋リチウム
アルミネート／リチウムドープニツケル酸化物
である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 高い電池出力を得るためには、良好な三相界面
を形成し、かつ、安定に維持させることが必要で
あり、そのためには電解質保持能力が高く、かつ
内部抵抗の低い高強度、薄板状電解質体と、電気
化学反応の触媒作用が優れた広い電極表面積と良
好な電極特性を有し、かつ長期にわたつて安定に
電極細孔構造を維持できるアノードおよびカソー
ド電極が不可欠となる。 しかしながら、従来の電池構成では、電池の発
電性能の面で十分満足な結果を得ることができな
いという問題点があつた。 本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、炭
酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなど
のアルカリ金属炭酸塩の少なくとも一種にタング
ステン酸アルカリ塩をWO4 2-の形で添加した溶
融塩電解質を構成要素とすることにより、アノー
ドにおいて、燃料ガス反応が促進し、燃料電池の
発電特性が向上するようにした溶融炭酸塩燃料電
池の提供を目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段および作用〕 本発明の溶融炭酸塩燃料電池は、アルカリ金属
炭酸塩からなる電解質にタングステン酸アルカリ
塩を添加したことを特徴としている。 本発明において、タングステン酸アルカリ塩
は、K2WO4、Li2WO4、Na2WO4などが用いられ
る。 また電極（アノード）としては、Ni、Ni−
Cr、Ni−Co、Ni−Al2O3などのNi系多孔板、Ni
系多孔板にＷ、WC、W2Ｃなどを添加したもの
など用いられる。本発明において、タングステン
酸アルカリ塩の含有量は、アルカリ金属炭酸塩に
対して0.001〜1wt％である。タングステン酸アル
カリ塩の含有量が1wt％を超える場合は、電解質
のイオン導電性が悪くなつて好ましくない。一
方、タングステン酸アルカリ塩の含有量が0.001
未満の場合は、電極反応の促進効果が発揮され
ず、電池の発電性能が発揮されない。 〔実施例〕 以下、本発明の好適な実施例を説明する。ただ
しこれらの実施例は、本発明の範囲をそれらのみ
に限定する趣旨のものではなく、単なる一例にす
ぎない。 実施例 １ Ni粉末焼結板（気孔径8μ、気孔率60％）をア
ノードに用い、１mmφの金線をカソードに用い、
リチウムおよびカリウムの炭酸塩の混合物（モル
比62：38、重量比46.7：53.3）を電解質に用い、
それにタングステン酸カリウム0.005wt％、
0.03wt％、0.1wt％を添加して、650℃でアノード
の分曲特性を測定した。燃料は水素を80vo％、
CO2を20vo％含有するガスを用い、酸化剤は酸
素を33.3vo％、CO2を66.7vo％含有するガス
を用いた。結果は第１図に示す如くであつた。な
お比較例として、タングステン酸カリウムを添加
しない場合についての値をプロツトしている。 実施例 ２ Ni粉末焼結板（36mmφ×厚さ0.8mm）をアノー
ドに、Ni繊維焼結板（36mmφ×厚さ0.4mm）をカ
ソードに用い、リチウムアルミネートを不活性支
持物質（マトリツクス材）として、リチウムおよ
びカリウムの炭酸塩の混合物（モル比62：38、重
量比46.7：53.3）を60wt％、タングステン酸カリ
ウムを0.05wt％含有してなる50mm×厚さ２mmの電
解質板を重量％アノードおよびカソード間に配設
し、燃料室および酸化剤室をそれぞれ備える集電
端を兼ねたハウジングで、上記電極板および電解
質板を両側から押さえる構造の単セルを構成し、
650℃における初期電池性能および100時間後の電
池性能を測定した。また比較例として、ダングス
テン酸カリウムを含有していない電解質板を用い
た単セル650℃における初期電池性能および100時
間後の電池性能を測定した。その結果を第１表に
示す。なお燃料は水素を80vo％、CO2を20vo
％含有するガスを用い、酸化剤は酸素を70vo
％、CO2を30vo％含有するガスを用いた。
度で作動する溶融炭酸塩燃料電池、詳しくはアル
カリ金属炭酸塩からなる電解質に電極反応を促進
するタングステンを塩の形で添加して、電極反応
の促進効果を発揮させるようにした溶融炭酸塩燃
料電池に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、溶融塩燃料電池としては、溶融アルカリ
炭酸塩を用いる系が最も一般的である。すなわ
ち、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
ムなどのアルカリ金属炭酸塩またはこれらの混合
物を電解質とし、これをリチウムアルミネートな
どの耐溶融塩性の粉末とともに板状に加工し、こ
れを燃料極（アノード）と空気極（カソード）と
の間に保持して電池を構成している。 上記のアルカリ金属炭酸塩を電解質とする溶融
塩燃料電池の場合、その電気化学的反応は次式
(1)，(2)のごとし進行し、イオン伝導は炭酸イオン
（CO3 2-）によつて行われる。 アノード：H2＋CO3 2-→H2Ｏ＋CO2＋2e (1) カソード：１／202＋CO2＋2e→CO3 2- (2) アノードにおいては、水素が電極細孔内を拡散
して電解質および電極と三相界面を形成し、上記
式(1)の反応が進行して水（スチーム）、炭酸ガス
および電子となる。 一方、カソードにおいては、酸素および炭酸ガ
スが電極細孔内を拡散して、上記と同様に電解質
および電極と三相界面を形成し、上記式(2)の反応
が進行して炭酸イオンとなる。炭酸イオンはカソ
ードからアノードにイオン伝導し、電子は外部回
路を通つてアノードからカソードに到達する。 アノードとしては、還元性雰囲気中で溶融炭酸
塩に耐える必要があるところから、多くの導電性
材料のうち、ニツケルが最も多く取り上げられ、
これに作動時での過焼結（シンタリング）を抑制
する目的でクロム、コバルト、アルミナなどの添
加剤が加えられている。すなわち、従来はNi−
Cr、Ni−Co、Ni−Al2O3などのNi系多孔質板が
用られている。 一方、カソードとしては、酸化性雰囲気中で耐
溶融塩性を必要とするところから、リチウムをド
ープした酸化ニツケルが最も普通に考えられ試験
されてきた。 すなわち、従来、最も一般的な電池構成として
は、ニツケル／溶融炭酸アルカリ塩＋リチウム
アルミネート／リチウムドープニツケル酸化物
である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 高い電池出力を得るためには、良好な三相界面
を形成し、かつ、安定に維持させることが必要で
あり、そのためには電解質保持能力が高く、かつ
内部抵抗の低い高強度、薄板状電解質体と、電気
化学反応の触媒作用が優れた広い電極表面積と良
好な電極特性を有し、かつ長期にわたつて安定に
電極細孔構造を維持できるアノードおよびカソー
ド電極が不可欠となる。 しかしながら、従来の電池構成では、電池の発
電性能の面で十分満足な結果を得ることができな
いという問題点があつた。 本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、炭
酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなど
のアルカリ金属炭酸塩の少なくとも一種にタング
ステン酸アルカリ塩をWO4 2-の形で添加した溶
融塩電解質を構成要素とすることにより、アノー
ドにおいて、燃料ガス反応が促進し、燃料電池の
発電特性が向上するようにした溶融炭酸塩燃料電
池の提供を目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段および作用〕 本発明の溶融炭酸塩燃料電池は、アルカリ金属
炭酸塩からなる電解質にタングステン酸アルカリ
塩を添加したことを特徴としている。 本発明において、タングステン酸アルカリ塩
は、K2WO4、Li2WO4、Na2WO4などが用いられ
る。 また電極（アノード）としては、Ni、Ni−
Cr、Ni−Co、Ni−Al2O3などのNi系多孔板、Ni
系多孔板にＷ、WC、W2Ｃなどを添加したもの
など用いられる。本発明において、タングステン
酸アルカリ塩の含有量は、アルカリ金属炭酸塩に
対して0.001〜1wt％である。タングステン酸アル
カリ塩の含有量が1wt％を超える場合は、電解質
のイオン導電性が悪くなつて好ましくない。一
方、タングステン酸アルカリ塩の含有量が0.001
未満の場合は、電極反応の促進効果が発揮され
ず、電池の発電性能が発揮されない。 〔実施例〕 以下、本発明の好適な実施例を説明する。ただ
しこれらの実施例は、本発明の範囲をそれらのみ
に限定する趣旨のものではなく、単なる一例にす
ぎない。 実施例 １ Ni粉末焼結板（気孔径8μ、気孔率60％）をア
ノードに用い、１mmφの金線をカソードに用い、
リチウムおよびカリウムの炭酸塩の混合物（モル
比62：38、重量比46.7：53.3）を電解質に用い、
それにタングステン酸カリウム0.005wt％、
0.03wt％、0.1wt％を添加して、650℃でアノード
の分曲特性を測定した。燃料は水素を80vo％、
CO2を20vo％含有するガスを用い、酸化剤は酸
素を33.3vo％、CO2を66.7vo％含有するガス
を用いた。結果は第１図に示す如くであつた。な
お比較例として、タングステン酸カリウムを添加
しない場合についての値をプロツトしている。 実施例 ２ Ni粉末焼結板（36mmφ×厚さ0.8mm）をアノー
ドに、Ni繊維焼結板（36mmφ×厚さ0.4mm）をカ
ソードに用い、リチウムアルミネートを不活性支
持物質（マトリツクス材）として、リチウムおよ
びカリウムの炭酸塩の混合物（モル比62：38、重
量比46.7：53.3）を60wt％、タングステン酸カリ
ウムを0.05wt％含有してなる50mm×厚さ２mmの電
解質板を重量％アノードおよびカソード間に配設
し、燃料室および酸化剤室をそれぞれ備える集電
端を兼ねたハウジングで、上記電極板および電解
質板を両側から押さえる構造の単セルを構成し、
650℃における初期電池性能および100時間後の電
池性能を測定した。また比較例として、ダングス
テン酸カリウムを含有していない電解質板を用い
た単セル650℃における初期電池性能および100時
間後の電池性能を測定した。その結果を第１表に
示す。なお燃料は水素を80vo％、CO2を20vo
％含有するガスを用い、酸化剤は酸素を70vo
％、CO2を30vo％含有するガスを用いた。
以上説明したゆに、本発明の溶融炭酸塩燃料電
池は、アノード側で水素ガスのためにタングステ
ンが還元析出するとともに、その部位で水素ガス
の酸化反応を促進し、電池の発電性能が向上する
という効果を有している。
池は、アノード側で水素ガスのためにタングステ
ンが還元析出するとともに、その部位で水素ガス
の酸化反応を促進し、電池の発電性能が向上する
という効果を有している。
第１図は実施例１における本発明の溶融炭酸塩
燃料電池の電流密度と電位との関係を示すグラフ
である。
燃料電池の電流密度と電位との関係を示すグラフ
である。
Claims (1)
- １ アルカリ金属炭酸塩からなる電解質にタング
ステン酸アルカリ塩を添加したことを特徴とする
溶融炭酸塩燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61210080A JPS6366861A (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61210080A JPS6366861A (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6366861A JPS6366861A (ja) | 1988-03-25 |
| JPH0569267B2 true JPH0569267B2 (ja) | 1993-09-30 |
Family
ID=16583486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61210080A Granted JPS6366861A (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6366861A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4340486C1 (de) * | 1993-11-27 | 1995-06-01 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung der Brennstoffzelle |
| JP3913444B2 (ja) | 2000-05-23 | 2007-05-09 | アイシン化工株式会社 | 防音アンダーコート用アクリルゾル |
-
1986
- 1986-09-05 JP JP61210080A patent/JPS6366861A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6366861A (ja) | 1988-03-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |