JPS5945190B2 - 水素吸蔵電極 - Google Patents
水素吸蔵電極Info
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- JPS5945190B2 JPS5945190B2 JP51145784A JP14578476A JPS5945190B2 JP S5945190 B2 JPS5945190 B2 JP S5945190B2 JP 51145784 A JP51145784 A JP 51145784A JP 14578476 A JP14578476 A JP 14578476A JP S5945190 B2 JPS5945190 B2 JP S5945190B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水素吸蔵電極、特にこの電極に吸蔵している水
素を酸素と電気化学反応させて電気エネルギーを発生す
る蓄電池に用いられる陰極の改良に関する。
素を酸素と電気化学反応させて電気エネルギーを発生す
る蓄電池に用いられる陰極の改良に関する。
従来の鉛−酸化鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池
等の電池は、酸化物電極を持つために、重量または容積
の単位当たりのエネルギー貯蔵容量が比較的低い。
等の電池は、酸化物電極を持つために、重量または容積
の単位当たりのエネルギー貯蔵容量が比較的低い。
そこでエネルギー貯蔵容量の向上を図るために、陰極と
して、水素を吸蔵する電極が提案されている。例えば特
開昭５１−１３９３４号公報には水素吸収材組成物とし
て、ＬｈＭ３合金が提案されている。Ｌｎはランタナム
からルテチウム（原子番号５７〜７１）を含むランタニ
ド金属の１つあるい林混合物でありうる。Ｍはニッケル
、コバルトあるいは両者の混合物のいずれかを示す。こ
の種のＬｎ系合金は非常に高価であり、従つて放電容量
が大きく、製造が比較的容易で、もつと安価な陰極材料
が望まれている。本発明の目的は、上記に鑑み、安価で
かつ放電容量の大きい水素吸蔵陰極を提供することであ
る。
して、水素を吸蔵する電極が提案されている。例えば特
開昭５１−１３９３４号公報には水素吸収材組成物とし
て、ＬｈＭ３合金が提案されている。Ｌｎはランタナム
からルテチウム（原子番号５７〜７１）を含むランタニ
ド金属の１つあるい林混合物でありうる。Ｍはニッケル
、コバルトあるいは両者の混合物のいずれかを示す。こ
の種のＬｎ系合金は非常に高価であり、従つて放電容量
が大きく、製造が比較的容易で、もつと安価な陰極材料
が望まれている。本発明の目的は、上記に鑑み、安価で
かつ放電容量の大きい水素吸蔵陰極を提供することであ
る。
本発明の水素吸蔵電極は、水素を吸蔵する合金として、
式ＣａｘＮｉ３（ただし、ｘは０．８５〜１．１５）で
表される合金を用いるもので、ＬｎＭ、合金、例えばＬ
ａＮｉ６と比較して安価で、しかも水素吸蔵能が大きい
特徴を有する。以下本発明を実施例により説明する。
式ＣａｘＮｉ３（ただし、ｘは０．８５〜１．１５）で
表される合金を用いるもので、ＬｎＭ、合金、例えばＬ
ａＮｉ６と比較して安価で、しかも水素吸蔵能が大きい
特徴を有する。以下本発明を実施例により説明する。
第１図は合金ＣａｘＮｉ６の組成と２０±２℃における
水素吸蔵量との関係を示す。
水素吸蔵量との関係を示す。
ｘの値はＣａの原子数を示し、ｘ値を０．８から１．３
まで増加させた場合、水素吸蔵量は約１５０Ｔｎｔ／ｇ
から２２５ゴ２夕に増加している、ＬａＮｉ、合金の場
合は約１６０Ｔｌｉｊ８ク程度である。第２図は各合金
組成における放電容量を示す。
まで増加させた場合、水素吸蔵量は約１５０Ｔｎｔ／ｇ
から２２５ゴ２夕に増加している、ＬａＮｉ、合金の場
合は約１６０Ｔｌｉｊ８ク程度である。第２図は各合金
組成における放電容量を示す。
ニッケル（５原子）に対してカルシウムが０．８原子の
ＣａＯ、８Ｎｉｓの合金組成を持つ電極は合金活物質ｌ
ｇ当たりの放電容量がＯ、１３３Ａｈ／ｇである。同様
にｘ値０．９、１．０、１．１、１．２１１．３の合金
組成を持つ電極は、合金活物質１’当たりの放電容量が
それぞれＯ、３、Ｏ、３５、Ｏ、３、Ｏ、２２。０．１
２Ａｈ／ｇとなり、ｘの値が１．０付近で、放電容量は
最大値を示す。
ＣａＯ、８Ｎｉｓの合金組成を持つ電極は合金活物質ｌ
ｇ当たりの放電容量がＯ、１３３Ａｈ／ｇである。同様
にｘ値０．９、１．０、１．１、１．２１１．３の合金
組成を持つ電極は、合金活物質１’当たりの放電容量が
それぞれＯ、３、Ｏ、３５、Ｏ、３、Ｏ、２２。０．１
２Ａｈ／ｇとなり、ｘの値が１．０付近で、放電容量は
最大値を示す。
カルシウムの量によつて、第２図の様に放電容量に山が
できるのは次の様な理由によるものと考えられる。
できるのは次の様な理由によるものと考えられる。
まずＸ線回析の結果、ｘ＝０．８〜１．１の範囲では結
晶構造として六方晶系のＣａｃｕ５型のみが検出された
が、ｘ＝１．２〜１．３の範囲では混晶が見られた。即
ち、ＣａＣｕ，型以外の結晶構造ができていることを意
味する。一方、水素吸蔵成分と平衡圧力の関係から平坦
な平衡圧力の幅は、ｘの値が１．１より大きくなると小
さくなつてくる。これは、明らかにＣａｃｕ５型の結晶
構造が減小して、他の結晶構造が増大しているものと考
えられる。従つて、ｘの値が増大するにつれて水素吸蔵
量は増加しても、常温、常圧における水素の放出量は減
小することになる。つまり一度吸蔵した水素は容易に放
出しなくなる、従つて、蓄電池を放電する時、水素の放
出量が減少し、電極容量が低下することになる。又、ｘ
の値が０．８〜１．０の組成範囲では、水素吸蔵成分と
平衡圧力の関係から平担な平衡圧力の幅が、ｘの値が０
．８より大きくなるに従つて大きくなつてくる。このこ
とは明らかに、ＣａＣｕ，型の結晶構造が徐々にシヤー
プになつていくものと考えられる。従つて、ｘの値が０
．８から１．０に増加するにつれて、常温、常圧におけ
る水素の放出量も増加することになる。ｘの値が０．８
の時は、水素吸蔵量が少ないので、当然電極容量も低い
。水素吸蔵量の増加と共に電極容量も増加し、その値が
１．０の時、放電容量は最大となる。一般にアルカリ蓄
電池の陰極としての放電容量は０．２５ＡＶ９以上でな
いと、実用電池としての特徴がない。
晶構造として六方晶系のＣａｃｕ５型のみが検出された
が、ｘ＝１．２〜１．３の範囲では混晶が見られた。即
ち、ＣａＣｕ，型以外の結晶構造ができていることを意
味する。一方、水素吸蔵成分と平衡圧力の関係から平坦
な平衡圧力の幅は、ｘの値が１．１より大きくなると小
さくなつてくる。これは、明らかにＣａｃｕ５型の結晶
構造が減小して、他の結晶構造が増大しているものと考
えられる。従つて、ｘの値が増大するにつれて水素吸蔵
量は増加しても、常温、常圧における水素の放出量は減
小することになる。つまり一度吸蔵した水素は容易に放
出しなくなる、従つて、蓄電池を放電する時、水素の放
出量が減少し、電極容量が低下することになる。又、ｘ
の値が０．８〜１．０の組成範囲では、水素吸蔵成分と
平衡圧力の関係から平担な平衡圧力の幅が、ｘの値が０
．８より大きくなるに従つて大きくなつてくる。このこ
とは明らかに、ＣａＣｕ，型の結晶構造が徐々にシヤー
プになつていくものと考えられる。従つて、ｘの値が０
．８から１．０に増加するにつれて、常温、常圧におけ
る水素の放出量も増加することになる。ｘの値が０．８
の時は、水素吸蔵量が少ないので、当然電極容量も低い
。水素吸蔵量の増加と共に電極容量も増加し、その値が
１．０の時、放電容量は最大となる。一般にアルカリ蓄
電池の陰極としての放電容量は０．２５ＡＶ９以上でな
いと、実用電池としての特徴がない。
ＣａｘＮｉ，合金においては、第２図から明らかなよう
にｘの値が０．８５〜１．１５まで即ち、ニツケル１原
子に対してカルシウム０．１７〜０．２３原子比の範囲
が有効な合金組成範囲であり、上記条件を十分に満たす
ことができる。実施例 １純度９９．５％以上のカルシ
ウム金属と、純度９９．５（Ｆ６以上のニツケル金属と
をＣａｘＮｉ，のｘ値が０．８，０．９，１．０，１．
１，１．２，１．３となるようにそれぞれ混合してアー
ク溶解炉に入れ、１０−４〜１０−５ｔ０ｒｒ．まで真
空吸引した後アルゴンガスを入れゲージ圧４０１＜ｇ／
ｃ＄Ｎ，Ｏの状態で溶解させる。
にｘの値が０．８５〜１．１５まで即ち、ニツケル１原
子に対してカルシウム０．１７〜０．２３原子比の範囲
が有効な合金組成範囲であり、上記条件を十分に満たす
ことができる。実施例 １純度９９．５％以上のカルシ
ウム金属と、純度９９．５（Ｆ６以上のニツケル金属と
をＣａｘＮｉ，のｘ値が０．８，０．９，１．０，１．
１，１．２，１．３となるようにそれぞれ混合してアー
ク溶解炉に入れ、１０−４〜１０−５ｔ０ｒｒ．まで真
空吸引した後アルゴンガスを入れゲージ圧４０１＜ｇ／
ｃ＄Ｎ，Ｏの状態で溶解させる。
試料は数回反転させ、合金組成の均質化を図つた。こう
して得たボタン状の合金試料をアルゴン雰囲気中のドラ
イボツクス中で粉砕し、ふるい分けして粒度約４０μ以
下のものを用意した。
して得たボタン状の合金試料をアルゴン雰囲気中のドラ
イボツクス中で粉砕し、ふるい分けして粒度約４０μ以
下のものを用意した。
このＣａｌＣＮｉ５合金粉末に結着剤としての弗素樹脂
の水性デイスパージヨンを固形分で１０重量％混和して
ペースト状となし、これをニツケルの発泡体に加圧充填
し、約２００幀温の圧力で加圧して電極とした。この電
極の大きさは４０×４０鼎，厚さ１１１であり、活物質
である前記合金粉末の充填量は約３９である。第３図は
上記の電極を陰極とＬ公知の酸化ニツケル電極を陽極と
して組み合わせた蓄電池を示す。
の水性デイスパージヨンを固形分で１０重量％混和して
ペースト状となし、これをニツケルの発泡体に加圧充填
し、約２００幀温の圧力で加圧して電極とした。この電
極の大きさは４０×４０鼎，厚さ１１１であり、活物質
である前記合金粉末の充填量は約３９である。第３図は
上記の電極を陰極とＬ公知の酸化ニツケル電極を陽極と
して組み合わせた蓄電池を示す。
図中１は陽極、２は陰極、３はセパレータ、４はアルカ
リ電解液、５は電槽、６は陽極端子、７は陰極端子、８
は注液口である。この電池の陰極として前記組成の異な
る ＣａｘＮｉ５合金を用いた電極を使用して充放電し、１
００ｍＡの放電々流で放電容量を測定した結果、次のよ
うなことがわかつた。
リ電解液、５は電槽、６は陽極端子、７は陰極端子、８
は注液口である。この電池の陰極として前記組成の異な
る ＣａｘＮｉ５合金を用いた電極を使用して充放電し、１
００ｍＡの放電々流で放電容量を測定した結果、次のよ
うなことがわかつた。
即ち、第２図でわかる様に、ＣａｘＮｉ５合金組成にお
いて、ｘの値が増加するにつれて合金の単位重量当たり
の放電容量は増加し、ｘの値が１．０の時最大放電容量
０．３５ＡレＴを示し、更にＸの値が増加すると、逆に
、放電容量は減少した。アルカリ蓄電池陰極としての放
電容量は０．２５Ａｈ／ｆ！以上でないと、実用電池と
しての特徴がないが、ＣａｘＮｉ，合金においては、ｘ
の値０．８５〜１．１５が有効な合金組成範囲であり、
蓄電池の電極に使用するに極めて有利である。
いて、ｘの値が増加するにつれて合金の単位重量当たり
の放電容量は増加し、ｘの値が１．０の時最大放電容量
０．３５ＡレＴを示し、更にＸの値が増加すると、逆に
、放電容量は減少した。アルカリ蓄電池陰極としての放
電容量は０．２５Ａｈ／ｆ！以上でないと、実用電池と
しての特徴がないが、ＣａｘＮｉ，合金においては、ｘ
の値０．８５〜１．１５が有効な合金組成範囲であり、
蓄電池の電極に使用するに極めて有利である。
また合金材料もＬｎ系材料と比較して安価である。例え
ばＣａ，．ＯＮｉ，合金はＬａＮｉ，合金の尾以下の価
格である。また水素吸蔵速度も早く、比較的軽量であり
、ＬａＮｉ系合金と比較して３０〜６０％軽い電極を構
成することができる。またＬａＮｉ．合金の放電容量は
約０．１７ＡＶＳであり、ＣａＯＮｉ，合金の最大放電
容量の約１Ａ程度である。この様に、本発明によれば、
高い可逆容量について実用上重要な効果が得られ、比較
的安価で軽量な蓄電池を提供することができる。実施例
２ 実施例１と同様にして合金粉末の充填量約２０ｇ１大き
さ８０Ｘ８０ｍ１Ｌ１厚さ１．５１！の電極を作り、こ
れを水素極とし、酸素極と組み合わせて酸素一水素燃料
電池発電装置を構成した。
ばＣａ，．ＯＮｉ，合金はＬａＮｉ，合金の尾以下の価
格である。また水素吸蔵速度も早く、比較的軽量であり
、ＬａＮｉ系合金と比較して３０〜６０％軽い電極を構
成することができる。またＬａＮｉ．合金の放電容量は
約０．１７ＡＶＳであり、ＣａＯＮｉ，合金の最大放電
容量の約１Ａ程度である。この様に、本発明によれば、
高い可逆容量について実用上重要な効果が得られ、比較
的安価で軽量な蓄電池を提供することができる。実施例
２ 実施例１と同様にして合金粉末の充填量約２０ｇ１大き
さ８０Ｘ８０ｍ１Ｌ１厚さ１．５１！の電極を作り、こ
れを水素極とし、酸素極と組み合わせて酸素一水素燃料
電池発電装置を構成した。
第４図は同装置を示すもので、９は燃料電池、１０は電
解液タンクであり、タンク内の電解液はポンプ１１を備
えたパイプ１２から電池９へ供給され、パイプ１３を経
てタンク１０内へ戻される。１４は定電圧装置１５を介
して電池９の出力端子に接続された負荷である。
解液タンクであり、タンク内の電解液はポンプ１１を備
えたパイプ１２から電池９へ供給され、パイプ１３を経
てタンク１０内へ戻される。１４は定電圧装置１５を介
して電池９の出力端子に接続された負荷である。
なお１６は電池の酸素室へ酸素を供給するパイプ、１７
は同排出パイプ、１８は電池の水素室へ水素を供給する
パイプ、１９は同排出パイプである。なお、水素極は酸
素極と同様ガス拡散型電極として電池に組み込まれてお
り、片面は水素室に面し、他面は電解液と接している。
従つて通常は従来の水素極と同様に働くが、水素の貯蔵
ができるので、水素の供給が停止したときには、吸蔵し
ている水素を活物質として働く。本発明の陰極を用いた
上記構成の発電装置においては、燃料電池に事故があつ
て燃料の供給が停止された場合でも、陰極に吸蔵させた
水素により電力を取り出せる。しかもその放電容量はＣ
ａ，。
は同排出パイプ、１８は電池の水素室へ水素を供給する
パイプ、１９は同排出パイプである。なお、水素極は酸
素極と同様ガス拡散型電極として電池に組み込まれてお
り、片面は水素室に面し、他面は電解液と接している。
従つて通常は従来の水素極と同様に働くが、水素の貯蔵
ができるので、水素の供給が停止したときには、吸蔵し
ている水素を活物質として働く。本発明の陰極を用いた
上記構成の発電装置においては、燃料電池に事故があつ
て燃料の供給が停止された場合でも、陰極に吸蔵させた
水素により電力を取り出せる。しかもその放電容量はＣ
ａ，。
ＯＮｉ，合金の場合０．３５Ａｈ×２０：リリリ７Ａｙ
秋あり、負荷が１Ａであれば７時間の放電が可能である
。従つて、予備用電源として使用する場合等には非常に
効果が大きい。
秋あり、負荷が１Ａであれば７時間の放電が可能である
。従つて、予備用電源として使用する場合等には非常に
効果が大きい。
第１図はＣａｘＮｉ，合金のｘ値と吸蔵水素量との関係
を示す図、第２図はＸ値と放電容量との関係を示す図、
第３図は本発明の電極を用いた蓄電池の縦断面略図、第
４図は燃料電池発電装置の略図である。
を示す図、第２図はＸ値と放電容量との関係を示す図、
第３図は本発明の電極を用いた蓄電池の縦断面略図、第
４図は燃料電池発電装置の略図である。
Claims (1)
- １ 水素を吸蔵する合金を構成要素とする水素吸蔵電極
であつて、前記合金が式Ｃａ＿ｘＮｉ＿５（ただし、ｘ
は０．８５〜１．１５）で表される合金である水素吸蔵
電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51145784A JPS5945190B2 (ja) | 1976-12-03 | 1976-12-03 | 水素吸蔵電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51145784A JPS5945190B2 (ja) | 1976-12-03 | 1976-12-03 | 水素吸蔵電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5370025A JPS5370025A (en) | 1978-06-22 |
| JPS5945190B2 true JPS5945190B2 (ja) | 1984-11-05 |
Family
ID=15393073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51145784A Expired JPS5945190B2 (ja) | 1976-12-03 | 1976-12-03 | 水素吸蔵電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5945190B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ZA832570B (en) * | 1982-04-28 | 1984-01-25 | Energy Conversion Devices Inc | Improved rechargeable battery and electrode used therein |
| CA1240363A (en) * | 1983-10-28 | 1988-08-09 | John E. Keem | Electrodes made with disordered active material and method of making the same |
-
1976
- 1976-12-03 JP JP51145784A patent/JPS5945190B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5370025A (en) | 1978-06-22 |
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