JPS6074268A - 燃料電池用電解質マトリツクス材の製造方法 - Google Patents
燃料電池用電解質マトリツクス材の製造方法Info
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- JPS6074268A JPS6074268A JP58180613A JP18061383A JPS6074268A JP S6074268 A JPS6074268 A JP S6074268A JP 58180613 A JP58180613 A JP 58180613A JP 18061383 A JP18061383 A JP 18061383A JP S6074268 A JPS6074268 A JP S6074268A
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- JP
- Japan
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- lithium
- mixture
- matrix material
- electrolyte
- fuel cell
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- Pending
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- 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
- H01M8/0295—Matrices for immobilising electrolyte melts
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池用電解質７トリックスの調性方法に係
シ、仕９゛に溶融炭酸塩を電解１↓とする靜愕・Ｉ電池
用電解質マトリックスの製造方法に関する。
シ、仕９゛に溶融炭酸塩を電解１↓とする靜愕・Ｉ電池
用電解質マトリックスの製造方法に関する。
燃料？Ｌ池の電解質体には多孔質セラミックス体からな
るマトリックス材に電解質を保持しでなる電解質体（以
下、マトリックス型′「ｂ７解質休という）及び非導電
性粒子と電解質との混合成形体（以下、ペースト型電解
質体という）の両方式がある。
るマトリックス材に電解質を保持しでなる電解質体（以
下、マトリックス型′「ｂ７解質休という）及び非導電
性粒子と電解質との混合成形体（以下、ペースト型電解
質体という）の両方式がある。
このようなマトリックス型電解質体のマトリックス材と
して従来りチウムアルミネートが知られている。リチウ
ムアルミネートとしてはα、β。
して従来りチウムアルミネートが知られている。リチウ
ムアルミネートとしてはα、β。
γ型の３形態が知られており、特にα型リチウムアルミ
ネートをマトリックス材として用いた場合、電池運転の
時間経過に伴い、α型リチウムアルミネートがβ又はγ
型リチウムアルミネートに結晶形、態が変換し、マトリ
ックス中の粒子密度が大巾に変るという問題点がある。
ネートをマトリックス材として用いた場合、電池運転の
時間経過に伴い、α型リチウムアルミネートがβ又はγ
型リチウムアルミネートに結晶形、態が変換し、マトリ
ックス中の粒子密度が大巾に変るという問題点がある。
本発明者らは上記の問題点を解決しうる電５？Ｉ 賀保
持材、すなわち、マトリックス材としてチタン酸リチウ
ムを児い出し、チタン酸リチウムからなるマトリックス
を先に出願した（特願昭５７−１４０１４ ）、チタン
酸リチウムからなるマトリックスは腐食性アルカリ炭酸
塩との長期間の接触においても安定であり、かつ機械的
強度にも優れている。
持材、すなわち、マトリックス材としてチタン酸リチウ
ムを児い出し、チタン酸リチウムからなるマトリックス
を先に出願した（特願昭５７−１４０１４ ）、チタン
酸リチウムからなるマトリックスは腐食性アルカリ炭酸
塩との長期間の接触においても安定であり、かつ機械的
強度にも優れている。
本発明の目的は、特性に優れたチタン酸リチウムからな
るマトリックスを容易にかつ大量に製造できる燃料電池
用電解質マトリックス利の製造方法を提供することにあ
る。
るマトリックスを容易にかつ大量に製造できる燃料電池
用電解質マトリックス利の製造方法を提供することにあ
る。
本発明は、リチウム化合物とチタン化合物との混合物を
成形および焼成して前記混合物を実質的にチタン酸リチ
ウムに変換するとともにマトリックス拐としての形状に
形成する燃料電池用’ｔ’ｔｃ Ｆｌ’ｌＪえマトリッ
クス材の製造方法である。
成形および焼成して前記混合物を実質的にチタン酸リチ
ウムに変換するとともにマトリックス拐としての形状に
形成する燃料電池用’ｔ’ｔｃ Ｆｌ’ｌＪえマトリッ
クス材の製造方法である。
本発Ｆ３Ｊ］において、リチウム化合物と［〜でケ」、
炭酸リチウム、水酸化リチウム、硝酸リチウム、塩化リ
チウム、硫酸・リチウム、酸化リチウノ・等が挙げられ
、これらのリチウム化合物の１つ以上が選択される。
炭酸リチウム、水酸化リチウム、硝酸リチウム、塩化リ
チウム、硫酸・リチウム、酸化リチウノ・等が挙げられ
、これらのリチウム化合物の１つ以上が選択される。
チタン化合物としては二酸化チタン、水酸化チ”り／、
四塩化チタン、メタチタン酸、シルトチタン酸、硫酸チ
タン等が挙げられ、これらのリチウム化合物の１つ以上
が選択される。
四塩化チタン、メタチタン酸、シルトチタン酸、硫酸チ
タン等が挙げられ、これらのリチウム化合物の１つ以上
が選択される。
このようなリチウム化合物およびチタン化合物を成形お
よび焼成する前に、リチウム化合物およびチタン化合物
をそれぞれ単独に又は混合物として５００Ｃ以下の温度
で予備焼成して水分及び分解生成物を蒸発させると成形
が向上する。
よび焼成する前に、リチウム化合物およびチタン化合物
をそれぞれ単独に又は混合物として５００Ｃ以下の温度
で予備焼成して水分及び分解生成物を蒸発させると成形
が向上する。
前記混合物は成形した後、焼成してもよく、又成形と焼
成をホットプレス法によって同時に行ってもよい。焼成
の前に成形を行う方法は！園に限定されないが、混合物
を微細に粉砕したのち、圧縮成形し、板又はペースト状
にすると均質なマトリックス材が成形できる。
成をホットプレス法によって同時に行ってもよい。焼成
の前に成形を行う方法は！園に限定されないが、混合物
を微細に粉砕したのち、圧縮成形し、板又はペースト状
にすると均質なマトリックス材が成形できる。
次に成形体を６００Ｕ〜１４００Ｃ，好ましくは６５０
Ｃ〜１２００Ｃで焼成してリチウム化合物とチタン化合
物の混合物をチタン酸リチウムに変質すると同時にチタ
ン酸リチウムを焼結させ、似械的強度を向上させると共
に安定化を図る。
Ｃ〜１２００Ｃで焼成してリチウム化合物とチタン化合
物の混合物をチタン酸リチウムに変質すると同時にチタ
ン酸リチウムを焼結させ、似械的強度を向上させると共
に安定化を図る。
焼成温度が、６００Ｃ以下ではチタン酸リチウムの反応
が未完結であり、マトリックス板としての十分な強度が
得られない。一方、焼成温度が１４００Ｃ以上では焼結
が進みすぎてトリノクス板としての十分な気孔率が得ら
れない。
が未完結であり、マトリックス板としての十分な強度が
得られない。一方、焼成温度が１４００Ｃ以上では焼結
が進みすぎてトリノクス板としての十分な気孔率が得ら
れない。
焼成時間には特に限定されなく、チタン酸リチウムを生
成するに必要な時間があれば良く、通常２〜１０時間が
適当である。
成するに必要な時間があれば良く、通常２〜１０時間が
適当である。
前記のような成形および焼成処、１４１では、焼結体の
気孔率が５０〜８０ ＶＯ１％（体積％）となるように
条件を設定することがｙメましい。焼結体の気孔率が５
０ Ｖｏｔ％以下ではマ） ＩＪソックス保持される炭
酸塩霜；Ｍ賀が少なくなるとどもにイ」ン伝導性が低く
なわ、一方８０ Ｖａｔ％以−１−の気孔率ではマトリ
ックスとしての十分な強ｊ隻がイ３）らｈない。
気孔率が５０〜８０ ＶＯ１％（体積％）となるように
条件を設定することがｙメましい。焼結体の気孔率が５
０ Ｖｏｔ％以下ではマ） ＩＪソックス保持される炭
酸塩霜；Ｍ賀が少なくなるとどもにイ」ン伝導性が低く
なわ、一方８０ Ｖａｔ％以−１−の気孔率ではマトリ
ックスとしての十分な強ｊ隻がイ３）らｈない。
実施例１
炭酸リチウム（Ｌ’ｚＣＯ３）とメタチタン酸（Ｔ ｉ
ｏ （ＯＨ） ）を１：１モルの割合で？Ｊ７＋合し
、さらに少量の水を添加して湿式混合１−だ。この混合
物を乾燥器に移し、１５０Ｃで５時間乾燥させ／このち
振動ミルを用いて約１時間粉砕し／ζ。得られた粉末２
５０ｇを２００ Ｘ ２００ ｍｍ金型に人ｉして２０
０Ｋｑ／ｃａで加圧し、厚さ２ ｍｍに成形した。つい
で成形体を電気炉に移し、１２００Ｃで２ ｎ４；間・
１．（ν４成した。
ｏ （ＯＨ） ）を１：１モルの割合で？Ｊ７＋合し
、さらに少量の水を添加して湿式混合１−だ。この混合
物を乾燥器に移し、１５０Ｃで５時間乾燥させ／このち
振動ミルを用いて約１時間粉砕し／ζ。得られた粉末２
５０ｇを２００ Ｘ ２００ ｍｍ金型に人ｉして２０
０Ｋｑ／ｃａで加圧し、厚さ２ ｍｍに成形した。つい
で成形体を電気炉に移し、１２００Ｃで２ ｎ４；間・
１．（ν４成した。
得られた焼結体は平滑でそ〃やうねりはほとんど認めら
れなかった。気孔率が５７．１ ｖａｔ％を有する多孔
質体が得られた。
れなかった。気孔率が５７．１ ｖａｔ％を有する多孔
質体が得られた。
該焼結体を炭酸リチウムと炭酸カリウム（６２：３８モ
ル比）から成る混合アルカリ炭酸塩の６５０Ｃ溶融浴の
中に入れ２００時間浸漬し、耐久性を調べた結果、大変
安定していた。
ル比）から成る混合アルカリ炭酸塩の６５０Ｃ溶融浴の
中に入れ２００時間浸漬し、耐久性を調べた結果、大変
安定していた。
該焼結体をＸ線回折で調べた結果、ヂクン惰リチウム（
Ｌｌ＋、３３Ｔｌｔ、６６０＋ｌ ）結晶＋ａ造を有し
ていた。
Ｌｌ＋、３３Ｔｌｔ、６６０＋ｌ ）結晶＋ａ造を有し
ていた。
実施例２
水酸化リチウム（Ｌ ｉ ｏｘ−ｒ −８２０）とメタ
チタン酸（’１’ ｊＯ（ＯＩ−１１２ン’ｆ２：１％
＋比で混合し、４００Ｃで１時間予備焼成したあと、１
００メツシユパスに粉砕した。得られた粉末を実施例１
と同様にしてプレス成〃し、６５０２：’で３時間焼成
した。
チタン酸（’１’ ｊＯ（ＯＩ−１１２ン’ｆ２：１％
＋比で混合し、４００Ｃで１時間予備焼成したあと、１
００メツシユパスに粉砕した。得られた粉末を実施例１
と同様にしてプレス成〃し、６５０２：’で３時間焼成
した。
得られた成形板は若干脆いが、平滑でそりもなく、気孔
率（７６，２Ｖｏｔ％）も大きく、電解質マトリックス
材として有効であった。Ｘ線回折で調べた結果、第１図
に示すように１．ｉ ’ ２ Ｔ ’ ０３の結晶構造
であった。
率（７６，２Ｖｏｔ％）も大きく、電解質マトリックス
材として有効であった。Ｘ線回折で調べた結果、第１図
に示すように１．ｉ ’ ２ Ｔ ’ ０３の結晶構造
であった。
実施例３
実施例１によってイ１）られたブレス成ｊ１？品１６５
（ＩＣで３時間焼成した。１ｌｉｉ ｂ、Ｓ、ｉはある
が、平滑でそりがなく、気孔率は７４Ｑ％と大きく、１
１１．解ｊ１′（”マトリックス板として有効であった
。
（ＩＣで３時間焼成した。１ｌｉｉ ｂ、Ｓ、ｉはある
が、平滑でそりがなく、気孔率は７４Ｑ％と大きく、１
１１．解ｊ１′（”マトリックス板として有効であった
。
実施例４
水酸化リチウム（ＬｉＯＩＩ・１ｈＵＩと酸化チタン（
アナターゼ’、？” ０２ ）を］ ：１モルの割合で
混合したものを、振動ミルで粉砕し、２００ ｘ ２０
ＦＩＶ金型に入れてプレス成形してｊツさ］、、 ８
ｎ・；ｎの）ｌＩｉ４−形成した。次いで成形体を２
００Ｕ’の温度で５１１．’Ｊ’間、４００ ｔ？テ５
ｉ１＃間屹燥したあと１．００１．： ／ ｈの速度で
列温し１０ （ｌ Ｑ Ｕで３時間保持してす、１′１
汁：Ｉｊシｉた。
アナターゼ’、？” ０２ ）を］ ：１モルの割合で
混合したものを、振動ミルで粉砕し、２００ ｘ ２０
ＦＩＶ金型に入れてプレス成形してｊツさ］、、 ８
ｎ・；ｎの）ｌＩｉ４−形成した。次いで成形体を２
００Ｕ’の温度で５１１．’Ｊ’間、４００ ｔ？テ５
ｉ１＃間屹燥したあと１．００１．： ／ ｈの速度で
列温し１０ （ｌ Ｑ Ｕで３時間保持してす、１′１
汁：Ｉｊシｉた。
得られた焼結体は大変平溺であった。このものの気孔率
は６１．２％あった。炭酸リチウムと炭酸カリウム＜６
２：３８モル比ンがらＤ見る混合アルカリ炭酸塩の６５
０ｐ溶融浴の中に；Ｊ”１．粘体を入れて２００時間浸
漬し、面ｊ久性を調べた。その結果、たいへん安定して
おシミ解質マトリックス板として有効であった。Ｘ線回
折の結果では、第２図に示すようにＬ ｉｘ、３３Ｔｉ
ｘ −ｓｓ ０４結晶構造に最も近かった。
は６１．２％あった。炭酸リチウムと炭酸カリウム＜６
２：３８モル比ンがらＤ見る混合アルカリ炭酸塩の６５
０ｐ溶融浴の中に；Ｊ”１．粘体を入れて２００時間浸
漬し、面ｊ久性を調べた。その結果、たいへん安定して
おシミ解質マトリックス板として有効であった。Ｘ線回
折の結果では、第２図に示すようにＬ ｉｘ、３３Ｔｉ
ｘ −ｓｓ ０４結晶構造に最も近かった。
以上のように本発明によれば、アルカリ炭酸塩に対して
も長期的に安定であり、かつアルカリ炭酸塩からなる電
解質の保持力に優れた平滑外燃刺電池用電解質マ）ＩＪ
ックス材を提供することがＣきる。
も長期的に安定であり、かつアルカリ炭酸塩からなる電
解質の保持力に優れた平滑外燃刺電池用電解質マ）ＩＪ
ックス材を提供することがＣきる。
第１図／′ｉ実施例２で得られた焼成品のＸ線回折図、
第２図は実施例４で得らり、た焼成品のＸ ｍｄ回折図
である。 ・ ｌ・・・Ｌ’２Ｔ”０２％２・・・Ｌｉ＋−３３Ｔ４＋
、６６（ン４．３・・・ＴｉＯ２，。 ＃ｆｊ Ｗ、出願人 工業技術院長 用ｌ］裕部活 １
［２１ １０２０３Ｑ ｔＯ、ｆｉｏ ６０ ７０２ａ （，３
べ 竹 ２Ｉ１２］ ＩＯ２０３０４０３０６０７０ ２θ Ｃｔ？、にべ
第２図は実施例４で得らり、た焼成品のＸ ｍｄ回折図
である。 ・ ｌ・・・Ｌ’２Ｔ”０２％２・・・Ｌｉ＋−３３Ｔ４＋
、６６（ン４．３・・・ＴｉＯ２，。 ＃ｆｊ Ｗ、出願人 工業技術院長 用ｌ］裕部活 １
［２１ １０２０３Ｑ ｔＯ、ｆｉｏ ６０ ７０２ａ （，３
べ 竹 ２Ｉ１２］ ＩＯ２０３０４０３０６０７０ ２θ Ｃｔ？、にべ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、リチウム化合物とチタン化合物との混合物を成形お
よび焼成して前記混合物を実グ（的にチタン酸リチウム
に変換するとともにマトリックス材としての形状に形成
することを的、徴とする燃料電池用電解質マトリックス
材の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記リチウム化合
物とチタン化合物を、リチウム原子とチタン原子との比
が４：１〜４：８の割合となるように混合すること、を
特徴とする燃料電池用電解質マトリックス材の製造方法
。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記混合物を成形
した後、焼成することを特徴とする燃料電池用電解質マ
トリックス材の製造方法。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記混合物をホッ
トプレス法によって成形と同時に焼成することを特徴と
する燃料電池用電解質マトリックス材の製造方法。 ５、特許請求の範囲第１項において、５５０へ・１４０
０ｔｌ：で焼成することを特徴とする燃料”４ｉ池川電
解質マ） ＩＪツクス材の製造方法。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記混合物の成形
前に前６己リチウム化合物および前記チタン化合物をそ
れぞれ単独又は混合物とし７で５００Ｃ以下の温度で予
備焼成することを特徴とする燃料電池用電解質マトリッ
クス材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58180613A JPS6074268A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 燃料電池用電解質マトリツクス材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58180613A JPS6074268A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 燃料電池用電解質マトリツクス材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6074268A true JPS6074268A (ja) | 1985-04-26 |
Family
ID=16086293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58180613A Pending JPS6074268A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 燃料電池用電解質マトリツクス材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6074268A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58131662A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-05 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP58180613A patent/JPS6074268A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58131662A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-05 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
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