JPS58129775A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS58129775A JPS58129775A JP57011514A JP1151482A JPS58129775A JP S58129775 A JPS58129775 A JP S58129775A JP 57011514 A JP57011514 A JP 57011514A JP 1151482 A JP1151482 A JP 1151482A JP S58129775 A JPS58129775 A JP S58129775A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- fuel cell
- cell according
- electrolyte body
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
-
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- 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】
本発明は燃料電池に係り、特に電解質を保持してなる改
良した電解質体音そなえた燃料電池に関する。
良した電解質体音そなえた燃料電池に関する。
電解質体には多孔質セラミックス焼結体に電解質を保持
してなる電解質体（以下、マトリックス型電解質体とい
う）及び非導電性粒子と電解質との混合体である電解質
体（以下、ペースト型電解質体という）の両方式がある
。
してなる電解質体（以下、マトリックス型電解質体とい
う）及び非導電性粒子と電解質との混合体である電解質
体（以下、ペースト型電解質体という）の両方式がある
。
従来技術の電解質体は下記の点で十分に満足し得るもの
とは言えない。
とは言えない。
１）製造過程における亀裂の発生
２）運転中の熱サイクルによる亀裂の発生３）運転中の
熱的変形（％にペースト型電解質体） ４）電解質の保持能力が低い 本発明は、上記従来技術の欠点を解決するためになされ
たもので、目的は電解質保持能力が高く、かつ機械的強
度の優れた電解質体を用いる燃料電池を提供することに
ある。
熱的変形（％にペースト型電解質体） ４）電解質の保持能力が低い 本発明は、上記従来技術の欠点を解決するためになされ
たもので、目的は電解質保持能力が高く、かつ機械的強
度の優れた電解質体を用いる燃料電池を提供することに
ある。
本発明の要点は燃料電池用電解質体として多重Ｎ電解質
保持体に電解質を保持してなる電解質体を用いることで
ある。
保持体に電解質を保持してなる電解質体を用いることで
ある。
すなわち、アノード及びカソードとその両電極間に配設
され、も電解質全保持してなる電解質体よりなり、燃料
及び酸化剤をそれぞれアノード側に配設される燃料室及
びカソード側に配設される酸化剤室に供給することによ
り電気化学的に発電せる燃料電池において、該電解質体
の少くとも一方の面に細孔特性の異なる電解質保持層金
膜けてなり、それに電解質を保持しているものであろう
燃料電池の出力全効率よく得るためには、電解質体は極
力内部抵抗の小さいイオン伝導体でなければならない。
され、も電解質全保持してなる電解質体よりなり、燃料
及び酸化剤をそれぞれアノード側に配設される燃料室及
びカソード側に配設される酸化剤室に供給することによ
り電気化学的に発電せる燃料電池において、該電解質体
の少くとも一方の面に細孔特性の異なる電解質保持層金
膜けてなり、それに電解質を保持しているものであろう
燃料電池の出力全効率よく得るためには、電解質体は極
力内部抵抗の小さいイオン伝導体でなければならない。
そのためには電解質が電極細孔内に流れ込まないように
、電解質体は細密な細孔を有し、毛細管現象によって電
解質を十分に保持する能力を有し、かつ薄板状で機械的
強度に富んだ電解質体であることが望まれる。
、電解質体は細密な細孔を有し、毛細管現象によって電
解質を十分に保持する能力を有し、かつ薄板状で機械的
強度に富んだ電解質体であることが望まれる。
このよう々機能を備える電解質体として、本発明者らは
次のような電解質体を提供するものである。
次のような電解質体を提供するものである。
その１つは自己支持性を有する長繊維構造体若しくは多
孔質焼結体に電解質全保持してなる電解質体の少くとも
一方の面に、好ましくはその両方の面に細孔特性の異な
る非導電性微粉末からなる電解質保持層を設けてなり、
それに電解質を保持してなる多重Ｍ電解質体である。こ
の電解質体に用いる非導電性微粉末の粒径としては電解
質保持力を高めるために極力細がい粒子であるのがよく
、少くとも１ミクロン以下であるのが望ましい。
孔質焼結体に電解質全保持してなる電解質体の少くとも
一方の面に、好ましくはその両方の面に細孔特性の異な
る非導電性微粉末からなる電解質保持層を設けてなり、
それに電解質を保持してなる多重Ｍ電解質体である。こ
の電解質体に用いる非導電性微粉末の粒径としては電解
質保持力を高めるために極力細がい粒子であるのがよく
、少くとも１ミクロン以下であるのが望ましい。
寸だ、その微粉末で形成される電解質保持１−はペース
ト型車解質体構造でもマトリックス型車解質体構造でも
よい。筐だ、電解質はあらかじめ非導電性微粉末と混合
した状態でその層全形成するもよく、あとから浸み込ま
せる方法でもよい。
ト型車解質体構造でもマトリックス型車解質体構造でも
よい。筐だ、電解質はあらかじめ非導電性微粉末と混合
した状態でその層全形成するもよく、あとから浸み込ま
せる方法でもよい。
なお、上記の自己支持性長繊維構造体とは長繊維が自己
支持性を有する状態に７５）らみ合って構成されている
構造体全指し、ベーパー状、フェルト状、マット状、織
布状などの形態で用いることができる。
支持性を有する状態に７５）らみ合って構成されている
構造体全指し、ベーパー状、フェルト状、マット状、織
布状などの形態で用いることができる。
この多重層電解質体を用いることにより、次のような効
果が期待できる。
果が期待できる。
１）平滑性がよくなる。
２）電解質体と他の電池構成部材（例えばガスセパレー
タ）との接触部のガス気密性がよくなる。
タ）との接触部のガス気密性がよくなる。
３）電解質全多く保持できる。
４）電解質保持能力が高くなる。
５）機械的強度が大で、ヒートサイクルに対する耐久性
が高くなる。
が高くなる。
非導電性微粉末として特に限定されるものではないが、
マグネシア、ジルコニア、リチウムアルミネート、リチ
ウムチタネートなどが特に好ましい。
マグネシア、ジルコニア、リチウムアルミネート、リチ
ウムチタネートなどが特に好ましい。
本発明による他の市、Ｍ質体はペースト型電解質体の少
くとも一方の面に、好寸しくにその両方の面に補強材金
膜けてなるものである。
くとも一方の面に、好寸しくにその両方の面に補強材金
膜けてなるものである。
補強材としては金属製若しくはセラミックス製の自己支
持性を有する長繊維構造体、二次元あるいは三次元の網
状構造体若しくはノ・ニカム構造体などが含まれる。金
網や穿孔金属板を延伸して作ったエキスパンディトメタ
ルなどもこの範ちゅうに入る。
持性を有する長繊維構造体、二次元あるいは三次元の網
状構造体若しくはノ・ニカム構造体などが含まれる。金
網や穿孔金属板を延伸して作ったエキスパンディトメタ
ルなどもこの範ちゅうに入る。
この多重層電解質体音用いることにより、機械的強度が
大で、ヒートサイクルに対する耐性が高くなる。
大で、ヒートサイクルに対する耐性が高くなる。
更に他の電解質体はマトリックス型電解質体の少くとも
一方の面に、好ましくはその両方の面に補強拐を設けて
なるものである。
一方の面に、好ましくはその両方の面に補強拐を設けて
なるものである。
補強材としては前記のものが適用できるが、特に金属製
若しくけセラミックス裂の自己支持性を有する長繊維構
造体や金網、エキスパンディトメタルなどが好捷しい。
若しくけセラミックス裂の自己支持性を有する長繊維構
造体や金網、エキスパンディトメタルなどが好捷しい。
この多重層電解質体音用いることにより、機械的強度が
大で、ヒートサイクルに対する耐久性が高くなる。
大で、ヒートサイクルに対する耐久性が高くなる。
また、本発明によれば表層電解質保持層の電解質が存在
し得る部分の平均細孔径が内部のそれにくらべて小さい
ことを特徴とする電解質体が得られる。
し得る部分の平均細孔径が内部のそれにくらべて小さい
ことを特徴とする電解質体が得られる。
該電解質体の内部に形成てれる電解質体はペースト型若
しくはマトリックス型であり、また自己支持性を有する
長繊維構造体を補強芯材とするとなお一層好呼しい電解
質体となる。すなわち、長繊維構造体の内部に非導電性
微粉末の粒径の異なるものを多段に導入、充填し、表層
に存在する粒子が内部に存在する粒子にくらべてより微
細であるようにした電解質体である。
しくはマトリックス型であり、また自己支持性を有する
長繊維構造体を補強芯材とするとなお一層好呼しい電解
質体となる。すなわち、長繊維構造体の内部に非導電性
微粉末の粒径の異なるものを多段に導入、充填し、表層
に存在する粒子が内部に存在する粒子にくらべてより微
細であるようにした電解質体である。
この多重層電解質体を用いることにより、次のような効
果が期待できる。
果が期待できる。
１）平滑性がよくなる。
２）電解質体と他の電池構成部材との接触部のガス気密
性がよくなる。
性がよくなる。
３）電解質を多く保持できる。
４）電解質保持能力が高くなる。
５）機械的強度が大で、ヒートサイクルに対する耐久性
が高くなる。
が高くなる。
本発明の電解質体を用いる燃料電池としては特に限定さ
れるものではないが、以下の具体的実施例は溶融炭酸塩
型燃料電池を例としてさらに具体的に説明する。
れるものではないが、以下の具体的実施例は溶融炭酸塩
型燃料電池を例としてさらに具体的に説明する。
実施例１
フェルト状のアルミナ長繊維構造体（１００ｒａｎ×１
００咽、厚さ３ ｔａｎ 、繊維径１〜５ミクロン。
００咽、厚さ３ ｔａｎ 、繊維径１〜５ミクロン。
繊維長０．３〜３朝）全全圧１０トンでプレス成形した
のち、水酸化リチウムとともに４８０Ｃで１０時間処理
して得たりチウムアルミネート長繊維構造体４．８ｇに
炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合物（６２：３８．モ
ル比）を５２００で加熱溶融した状態で含浸、冷却して
長繊維構造体を電（９） 解質保持体とする電解質保持層た。次に、上記混合組成
の電解質を５０ｗｔ％含有する平均粒径０．８ミクロン
のりチウムアルミネート粉末との混合体それぞれ５ｇを
上記電解質板の上下に配設されるように型を用いて行な
い、４８０ｔＴ、全圧１０トンでプレス成形して最終的
な電解質体を得た。この電解質体の長繊維構造体を電解
質保持体とする層の厚さは約０．５咽であり、その両面
に配設された微粉末を電解質保持層とする層の厚みは約
０．２５簡であった。
のち、水酸化リチウムとともに４８０Ｃで１０時間処理
して得たりチウムアルミネート長繊維構造体４．８ｇに
炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合物（６２：３８．モ
ル比）を５２００で加熱溶融した状態で含浸、冷却して
長繊維構造体を電（９） 解質保持体とする電解質保持層た。次に、上記混合組成
の電解質を５０ｗｔ％含有する平均粒径０．８ミクロン
のりチウムアルミネート粉末との混合体それぞれ５ｇを
上記電解質板の上下に配設されるように型を用いて行な
い、４８０ｔＴ、全圧１０トンでプレス成形して最終的
な電解質体を得た。この電解質体の長繊維構造体を電解
質保持体とする層の厚さは約０．５咽であり、その両面
に配設された微粉末を電解質保持層とする層の厚みは約
０．２５簡であった。
実施例２
平均粒径が約３ミクロンのリチウムチタネートを母原料
として得られた２ ００ｗｎＸ ２００ｗｏｎＸ２．５
ｔの焼結板に炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合物（６
２：３８．モル比）を実施例１と同様の方法で溶融、含
浸して電解板を得た。さらに実施例１と同様の方法で、
該電解質板の両面に厚さ約０．２ｒｔｒｍの電解質とり
チウムアルミネートの混合体からなる電解質層を設けて
なる多重層電解質体を得た。
として得られた２ ００ｗｎＸ ２００ｗｏｎＸ２．５
ｔの焼結板に炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合物（６
２：３８．モル比）を実施例１と同様の方法で溶融、含
浸して電解板を得た。さらに実施例１と同様の方法で、
該電解質板の両面に厚さ約０．２ｒｔｒｍの電解質とり
チウムアルミネートの混合体からなる電解質層を設けて
なる多重層電解質体を得た。
（１０）
実施例３
炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合体（６２：３８、モ
ル比）３３ｇ、水酸化リチウム・１水和物８ｇ及び平均
粒径０．５ミクロンのりチウムアルミネート２０＄ｌｌ
ｒ含む混合スラリヲ実施例１と同寸法のフェルト状アル
ミナ長繊維構造体上に流し込み、その上部に他の１枚の
同寸法のフェルト状アルミナ長繊維ＪｆＩｔ造体を置く
形でフィルタプレスした。
ル比）３３ｇ、水酸化リチウム・１水和物８ｇ及び平均
粒径０．５ミクロンのりチウムアルミネート２０＄ｌｌ
ｒ含む混合スラリヲ実施例１と同寸法のフェルト状アル
ミナ長繊維構造体上に流し込み、その上部に他の１枚の
同寸法のフェルト状アルミナ長繊維ＪｆＩｔ造体を置く
形でフィルタプレスした。
これ全５０′Ｃで５時間、１５０ｔｌ：’で３時間乾燥
したのち、５００Ｃで１０時間加熱処理して最終的な電
解質体を得た。
したのち、５００Ｃで１０時間加熱処理して最終的な電
解質体を得た。
この電解質体のペースト型電解質体部（内部）の厚きは
約２ｍであり、衣層の長繊維構造体による補強部の厚さ
はそれぞれ約０．５間であった。
約２ｍであり、衣層の長繊維構造体による補強部の厚さ
はそれぞれ約０．５間であった。
実施例４
平均粒径が０．５ミクロンのりチウムアルミネート２０
ｇと水酸化リチウム・１水和物８ｇｋ含む混合スラリを
実施例１と同寸法のフェルト状アルミナ繊維構造体２枚
ではさむ状態にしてフィルタ（１１） プレスした。これに５０ｒで５時間、１５０ｔＴで３時
間乾燥したのち、１３００ｔＴで５時間処理して焼結体
を４た。これに炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合体（
６２：３８．モル比）を実施例１と同様の方法で含浸、
冷却して最終的々′１１１．Ｍ、質体を得た。
ｇと水酸化リチウム・１水和物８ｇｋ含む混合スラリを
実施例１と同寸法のフェルト状アルミナ繊維構造体２枚
ではさむ状態にしてフィルタ（１１） プレスした。これに５０ｒで５時間、１５０ｔＴで３時
間乾燥したのち、１３００ｔＴで５時間処理して焼結体
を４た。これに炭酸リチウムと炭酸カリウムの混合体（
６２：３８．モル比）を実施例１と同様の方法で含浸、
冷却して最終的々′１１１．Ｍ、質体を得た。
実施例５
実施例１ないし実施例４で得た電解質体を用い、アノー
ド及びカソードには多孔質ニッケル焼結板及びリチウノ
・化した酸化ニッケル焼結板を用いて単十ルを構成し、
電池性能を測定した。
ド及びカソードには多孔質ニッケル焼結板及びリチウノ
・化した酸化ニッケル焼結板を用いて単十ルを構成し、
電池性能を測定した。
アノード側の燃料室に燃料としてＨｔ５０％。
Ｎ、５０％混合ガスを、カソード側の酸化剤室に酸化剤
として０，１５％、Ｃｏ２３０％、Ｎ、５５％混合カス
全供給し、６５０ｔｌｌ’の温度で電池全作動させた。
として０，１５％、Ｃｏ２３０％、Ｎ、５５％混合カス
全供給し、６５０ｔｌｌ’の温度で電池全作動させた。
電流密度１００ ｍＡ ／ｃｍ２放電時のセル電圧を測
定した結果、実施例】がら実施例４の電解質体を用いた
電池において、それぞれｏ、７８Ｖ、０．７８Ｖ、０．
７５Ｖ、０．７６ＶＴｉ１＋っ７’ｎ。
定した結果、実施例】がら実施例４の電解質体を用いた
電池において、それぞれｏ、７８Ｖ、０．７８Ｖ、０．
７５Ｖ、０．７６ＶＴｉ１＋っ７’ｎ。
１００時間後においても電池性能は低下してぃな（１２
） ンづ かった。その間、６５０ｔｒがら３００？Ｔまで降混し
、再度６５０１Ｔに昇混するシャットダウン全それぞれ
７回づつくりかえしたが、ガスクロス現象やウェットシ
ール部からのガス洩れは認められな（１３）
） ンづ かった。その間、６５０ｔｒがら３００？Ｔまで降混し
、再度６５０１Ｔに昇混するシャットダウン全それぞれ
７回づつくりかえしたが、ガスクロス現象やウェットシ
ール部からのガス洩れは認められな（１３）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、アノード及びカソードとその両電極間に配設される
電解質を保持してなる電解質体よりなり、燃料及び酸化
剤をそれぞれアノード側に配設される燃料室及びカソー
ド側に配設される酸化剤室に供給することにより電気化
学的に発電する燃料電池において、該電解質体の少くと
も一方の面に細孔特性の異なる電解質保持層金膜けてな
り、それに電解質全保持していること全特徴とする燃料
電池。 ２、特許請求の範囲第１項記載の燃料電池において、該
電解質体が自己支持性を有する長繊維構造体若しくは多
孔質焼結体に電解質を保持してなり、該電解質体の少く
とも一方の面に細孔特性の異なる非導電性微粉末からな
る電解質保持層を設けてなり、それに電解質を保持して
いること全特徴とする燃料電池。 ３、％許請求の範囲第１項記載の燃料電池において、該
電解質体が非導電性微粉末と電解質の混合体であり、該
電解質体の少くとも一方の面に補強材全役けてなること
を特徴とする燃料電池。 ４、特許請求の範囲第３項記載の燃料電池において、補
強材が金属製若しくば一ヒラミックス製の自己支持性を
有する長繊維構造体、網状構造体若しくはハニカム状構
造体であることを！特徴とする燃料電、池。 ５、特許請求の範囲第１項記載の燃料電池において、該
電解質体が電解質を保持してなる多孔質焼結体であり、
該電解質体の少くとも一方の面に補強材を設けてなるこ
とを特徴とする燃料電池。 ６、特許請求の範囲第５項記載の燃料電池において、補
強材が金属製若しくはセラミックス環の自己支持性を有
する長繊維構造体であることを特徴とする燃料電池。 ７、特許請求の範囲第５項記載の燃料電池において、補
強材が金網若しくはエキスバンプイドメタルであること
全特徴とする燃料電池。 ８、特許請求の範囲第１項記載の燃料電池において、該
電解質体の表層電解質保持層の平均細孔径が内部のそれ
にくらべてより小さいことを特徴とする燃料′電池。 ９、特許請求の範囲第１項記載の燃料電池において、該
電解質体がペースト型である燃料電池。 １０、％許請求の範囲第１項記載の燃料電池において、
該電解質体がマド１１ツクス型である燃料電池。 １１、％許請求の範囲第１項記載の燃料電池において、
自己支持性を有する長繊維構造体を補強芯材とする燃料
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57011514A JPS58129775A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57011514A JPS58129775A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58129775A true JPS58129775A (ja) | 1983-08-02 |
Family
ID=11780109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57011514A Pending JPS58129775A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58129775A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6097558A (ja) * | 1983-11-01 | 1985-05-31 | Agency Of Ind Science & Technol | 溶融炭酸塩燃料電池 |
| JPS61281469A (ja) * | 1985-06-06 | 1986-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池 |
| JPS6282657A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-16 | Fuji Electric Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池の電解質板 |
| JPS62237672A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-17 | Hitachi Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池用電解質板の製造方法 |
| JPS62295359A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-22 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| JPS63190256A (ja) * | 1987-02-02 | 1988-08-05 | Hitachi Ltd | 燃料電池用電解質板 |
| JPH01186760A (ja) * | 1988-01-18 | 1989-07-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池 |
| JPH0215572A (ja) * | 1988-07-01 | 1990-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | 溶融塩型燃料電池の製造方法 |
| WO1992004496A1 (fr) * | 1989-04-12 | 1992-03-19 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Procede de production de fibres et de particules grossieres poreuses a base d'aluminate de lithium |
-
1982
- 1982-01-29 JP JP57011514A patent/JPS58129775A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6097558A (ja) * | 1983-11-01 | 1985-05-31 | Agency Of Ind Science & Technol | 溶融炭酸塩燃料電池 |
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