JPS594452Y2 - 固体電解質型燃料電池用電極 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、固体電解質型燃料電池の電極に関するもので
、該電極素子は、酸化ジルコニウムの如き固体電解質の
一方の側に酸素ガスをまた他方の側に燃料ガスを作用さ
せ、該固体電解質と酸素ガスが接触する部分で、両者に
接触する電極を介して電子を導入することにより酸素分
子をイオン化し、この酸素イオンを固体電解質中を通っ
てその他方の側へ導き、ここで個体電解質と燃料ガスの
接触面にさらに電極を介在させることにより酸素イオン
から電子を奪いながら生成する酸素分子を燃料ガスと反
応せしめて除去することにより連続的に起電力を発生す
る様構成した固体電解質型燃料電池に使用される。

該電池は現在、内燃機関の排気ガス中に含まれる酸素濃
度を検出する０２センサーなどに利用されている。

該電池においては、固体電解質の一方の面にては、該固
体電解質と酸素ガスと電極の三者が互に接触する三者共
存点が必要とされ、また他方の面においては、該固体電
解質と燃料ガスと電極の三者が互に接触する三者共存点
が必要とされるため、この三者共存点をできるだけ数多
く得るため、固体電解質の両表面には、現在、化学的方
法により、微少な孔を有する多孔質の金属膜を形威し、
これを電極として使用することが行われている。

しかし固体電解質内における酸素イオンの移動は該固体
電解質が高温に熱せられている場合にのみ生ずるので、
かかる固体電解質型燃料電池において安定した起電力を
得るためには、固体電解質及びその両表面に形成された
多孔質の金属膜よりなる電極を含む電池構成部分が高温
に加熱されなければならず、その結果電極を構成する多
孔質金属膜に融解を生じやすく、これによって多孔質金
属膜の細孔に目詰りを生し、前記三者共存点の消滅が生
じ、そのため起電力が激減し、あるいは場合によっては
零になるという問題があった。

本考案の電極素子によれば、三者共存点は容易に得られ
、かつ耐熱性に優れ、高温においても目詰りを生じる事
なく、安定した起電力を得られるものである。

つまり、本発明に用いられる金属三次元網状多孔体は多
孔率が９０〜９８％を有し、高多孔性材料である。

また、空孔径も０．１〜２ｍｍと範囲が広く、適当な材
料を選択する事が可能である。

高多孔性材料のため、固体電解質をサンドイッチすると
、固体電解質が空孔内に入り込み、さらに酸素ガス及び
燃料ガスも容易に空孔内に出入する。

そのため、三者共存点は一般の多孔質金属膜を使用して
いる素子と比べ極端に多く、反応効率から見て非常に良
好である。

固体電解質よりなる燃料電池用電極において特に大きな
問題は、熱サイクルにより電極を構成する金属と固体電
解質であるセラミックの間で剥離が起ることにある。

しかるに本願の如く酸化ジルコニウム等のセラミックの
中に可撓性のある金属三次元多孔体を埋め込むことによ
って電極と固体の剥離を防止できる点に本願の特徴があ
る。

また、該金属三次元網状多孔体の材質は、Ｈｉ 、 Ｎ
ｉ−Ｃｒ Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇなどその他様
々な材質が可能で耐熱性、導電性などを考え、適当に選
択すると良い。

耐熱性に優れた材質を選択する事で溶融の心配はほとん
どないが、溶融を生じても、空孔径がＱ、１ｍｍ以上あ
るため、塞されることなく維持され、これによって長時
間の使用においても安定した起電力を得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の電極素子に使用する金属三次元網状
多孔体の透視図で、１は骨格を、２は空孔を示す。 第２図は本考案における固体電解質型燃料電池電極素子
の概念図で、固体電解質に該多孔体を埋め込んだ断面図
である。 ３は金属三次元網状多孔体を、４は固体電解質を示す。 矢印は酸素ガス及び燃料ガスの流れを示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 固体電解質の両表面に高多孔率を有する金属三次元網状
   多孔体を埋め込んでなることを特徴とする固体電解質型
   燃料電池用電極。