JPS6366855A - 溶融塩燃料電池用の電極およびその製造方法 - Google Patents
溶融塩燃料電池用の電極およびその製造方法Info
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- JPS6366855A JPS6366855A JP61210078A JP21007886A JPS6366855A JP S6366855 A JPS6366855 A JP S6366855A JP 61210078 A JP61210078 A JP 61210078A JP 21007886 A JP21007886 A JP 21007886A JP S6366855 A JPS6366855 A JP S6366855A
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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】
〔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
で作動する溶融塩燃料電池用の電極、詳しくはニッケル
（Ｎｉ）系多孔質板からなるガス拡散電極にタングステ
ン（Ｗ）を添加して、電極反応の促進効果を発揮させる
ようにした溶融塩燃料電池用の電極に関するものである
。
で作動する溶融塩燃料電池用の電極、詳しくはニッケル
（Ｎｉ）系多孔質板からなるガス拡散電極にタングステ
ン（Ｗ）を添加して、電極反応の促進効果を発揮させる
ようにした溶融塩燃料電池用の電極に関するものである
。
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。
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性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
ごとく進行し、イオン伝ｍは炭酸イオン（Ｃｆ）３”−
）によって行われる。
池の場合、その電気化学的反応は次式（１）、（２）の
ごとく進行し、イオン伝ｍは炭酸イオン（Ｃｆ）３”−
）によって行われる。
アノード：Ｈ２＋ＣＯ１ト−４Ｈ２Ｏ＋ＣＱ２ ＋２ｅ
（１１カソード’ ： ’ＡＯｔ ＋ Ｃｏｇ ＋
２ｅ−Ｃ（ｈ”−（２１７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。
（１１カソード’ ： ’ＡＯｔ ＋ Ｃｏｇ ＋
２ｅ−Ｃ（ｈ”−（２１７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
ン伝道し、電子は外部回路を通ってアノードからカソー
ドに到達する。
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
ン伝道し、電子は外部回路を通っ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
ッ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 Ｃｒ５Ｎｉ−Ｃ０％ Ｎｉ−Ａｌ２Ｏ３
などのＮｉ系多孔質板が用いられている。
る必要があるところから、多くの導電性材料のうち、ニ
ッ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 Ｃｒ５Ｎｉ−Ｃ０％ Ｎｉ−Ａｌ２Ｏ３
などのＮｉ系多孔質板が用いられている。
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
ッケルが最も普通に考えられ試験されてきた。
を必要とするところから、リチウムをドープした酸化ニ
ッ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、Ｏニ
ッケル／溶融炭酸アルカリ塩＋リチウムアルミネート／
リチウムドープニッケル酸化物■である。
ッケル／溶融炭酸アルカリ塩＋リチウムアルミネート／
リチウムドープニッケル酸化物■である。
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
っ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。
、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
っ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、電気化学反応促進
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
点があった。
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
点があった。
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、従来の電極
の基板であるＮｉ系多孔質板に、タングステンを添加す
ることにより、従来の電極に比べ、反応速度が速くなり
電極性能が向上した溶融塩燃料電池用の電極の提供を目
的とするものである。
の基板であるＮｉ系多孔質板に、タングステンを添加す
ることにより、従来の電極に比べ、反応速度が速くなり
電極性能が向上した溶融塩燃料電池用の電極の提供を目
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
融塩燃料電池用の電極は、ニッケル系多孔質板にタング
ステンを添加したことを特敬としている。
融塩燃料電池用の電極は、ニッケル系多孔質板にタング
ステンを添加したことを特敬としている。
本発明の電極は、Ｎｉｓ Ｎｉ Ｃｒ、 Ｎｉ Ｃ
ｏ、 Ｎ１−Ａｈ（ｈなどのＮｉ系多孔質板に、ＫｔＷ
Ｏａ 、 Ｌｊ２１ＩＩＯｎ、Ｎａ！１ｌ１０４などを
添加したＫＣＩ −ＬｉＣ１電析浴からタングステンを
電析させて製造される。なおＫＣＩ −ＬｉＣｌ電析浴
電析りにＫＦ −ＬｉＦ電析電析使用することも可能で
ある。
ｏ、 Ｎ１−Ａｈ（ｈなどのＮｉ系多孔質板に、ＫｔＷ
Ｏａ 、 Ｌｊ２１ＩＩＯｎ、Ｎａ！１ｌ１０４などを
添加したＫＣＩ −ＬｉＣ１電析浴からタングステンを
電析させて製造される。なおＫＣＩ −ＬｉＣｌ電析浴
電析りにＫＦ −ＬｉＦ電析電析使用することも可能で
ある。
また他の製造方法として、Ｗを含む合金粉末を焼結する
方法、Ｎｉ系多孔質板にＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖ
ａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ） 、ＰＶＤ（ｐｈｙｓ
ｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などに
よりＷを蒸着させる方法、Ｗをプラズマ状態で溶射して
蒸着させる方法などを用いることができる。
方法、Ｎｉ系多孔質板にＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖ
ａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ） 、ＰＶＤ（ｐｈｙｓ
ｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などに
よりＷを蒸着させる方法、Ｗをプラズマ状態で溶射して
蒸着させる方法などを用いることができる。
しかしながら、上記の種々の製造方法のうち、電析が反
応の制御、析出量の制御を容易に行えるので、最も適し
ている。
応の制御、析出量の制御を容易に行えるので、最も適し
ている。
Ｗの含有量は、Ｎｉに対して０．１〜１５ｗｔ％、好ま
しくは１〜１０ｗｔ％である。Ｗ７！ｌ（１５ｗｔ％を
超える場合は、多孔質板に目詰りが生じるので好ましく
ない、一方、Ｗが０．１ｗｔ％未満の場合は、電極反応
の促進効果が発揮されない。
しくは１〜１０ｗｔ％である。Ｗ７！ｌ（１５ｗｔ％を
超える場合は、多孔質板に目詰りが生じるので好ましく
ない、一方、Ｗが０．１ｗｔ％未満の場合は、電極反応
の促進効果が発揮されない。
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、鼠なる一例にすぎない。
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、鼠なる一例にすぎない。
実施例１
下記のＮｉ多孔質板３種類にＷを電析させたものにつき
、分極特性測定を行った。
、分極特性測定を行った。
＋１１ Ｎｉ粉末焼結板（気孔径８μ、気孔率６０％
）＋２） Ｎｉ繊維焼結板（気孔径１３μ、気孔率７
０％）（３）（気孔径１３μ、気孔率８０％）電析条件
はつぎの通りであった。
）＋２） Ｎｉ繊維焼結板（気孔径１３μ、気孔率７
０％）（３）（気孔径１３μ、気孔率８０％）電析条件
はつぎの通りであった。
電析量： ＬｉＣ１（５８，５ａ＋ｏ１％） −ＸＣＨ
４１，５ｍｏ１％）添加剤： ＫｚＷＯｎ ０．１
ｍｏ１％温度ニア００℃ 電析方法：＋０．１〜＋〇、 ３ Ｖ （Ｌ、ｉ／Ｌｉ
”に対して）で定電位電解 理論電析量＝０．８〜１０−ｔ％ 上記のようにして得られた電極板のうち（３）のＮｉ繊
維焼結板にＮｉに対して４ｗｔ％のＷを添加した電極板
をアノードに用い、１鶴φ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、参照電極として酸素電極を用い、６５０℃でアノ
ードの分極特性を測定した。燃料は水素を８０ ｖｏ１
％、ＣＯ！を２０ ｖｏ１％含存するガスを用い、酸化
剤は酸素を３３．３ ｖｏ１％、Ｃｏ、を６６．７ ｖ
ｏ１％含有するガスを用いた。結果は第１図に示す如く
であった。なお比較例として、（］）のＮｉ粉末焼結板
の値をプロットしている。
４１，５ｍｏ１％）添加剤： ＫｚＷＯｎ ０．１
ｍｏ１％温度ニア００℃ 電析方法：＋０．１〜＋〇、 ３ Ｖ （Ｌ、ｉ／Ｌｉ
”に対して）で定電位電解 理論電析量＝０．８〜１０−ｔ％ 上記のようにして得られた電極板のうち（３）のＮｉ繊
維焼結板にＮｉに対して４ｗｔ％のＷを添加した電極板
をアノードに用い、１鶴φ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、参照電極として酸素電極を用い、６５０℃でアノ
ードの分極特性を測定した。燃料は水素を８０ ｖｏ１
％、ＣＯ！を２０ ｖｏ１％含存するガスを用い、酸化
剤は酸素を３３．３ ｖｏ１％、Ｃｏ、を６６．７ ｖ
ｏ１％含有するガスを用いた。結果は第１図に示す如く
であった。なお比較例として、（］）のＮｉ粉末焼結板
の値をプロットしている。
実施例２
（１１のＮｉ粉末焼結板にＮｉに対してＷを０．８ｗｔ
％、４ｗｔ％添加した電極板について、実施例１と同様
の実験を行った。結果は第２図に示す如くであった。参
考のため実施例１におけるＮｉ繊維焼結板にＷを４ｗｔ
％添加した場合の結果も示した。
％、４ｗｔ％添加した電極板について、実施例１と同様
の実験を行った。結果は第２図に示す如くであった。参
考のため実施例１におけるＮｉ繊維焼結板にＷを４ｗｔ
％添加した場合の結果も示した。
実施例３
実施例１．２で用いた電極板をアノードに用い、（３）
のＮｉ繊維焼結板（３６Ｈφ×厚さ０．８龍）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
トリックス材）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６’Ｏｗｔ％含有してなる５０鶴φ×
厚さ２ｆｉの電解質板を上記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、（１１のＮｉ粉末焼結板（３
６ｆｌφ×厚さ０．８鶴）をアノードに用いた単セルの
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８０ｖｏ１％、ＣＯ□を２０ｖｏ１％含有す
るガスを用い、酸化剤は空気を７０ｖｏ１％、ＣＯ，を
３Ｑｖｏ１％含有するガスを用いた。
のＮｉ繊維焼結板（３６Ｈφ×厚さ０．８龍）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
トリックス材）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６’Ｏｗｔ％含有してなる５０鶴φ×
厚さ２ｆｉの電解質板を上記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、（１１のＮｉ粉末焼結板（３
６ｆｌφ×厚さ０．８鶴）をアノードに用いた単セルの
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８０ｖｏ１％、ＣＯ□を２０ｖｏ１％含有す
るガスを用い、酸化剤は空気を７０ｖｏ１％、ＣＯ，を
３Ｑｖｏ１％含有するガスを用いた。
第 １ 表
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の溶融塩燃料電池用の電極
は、高温（５００〜７００℃前後）において優れた電極
触媒作用を有し、かつ長期にわたって高性能を維持でき
るので、高い電池出力を長期間維持することができると
いう効果を有している。
は、高温（５００〜７００℃前後）において優れた電極
触媒作用を有し、かつ長期にわたって高性能を維持でき
るので、高い電池出力を長期間維持することができると
いう効果を有している。
【図面の簡単な説明】
第１図は実施例１における本発明の溶融塩燃料電池用の
電極の電流密度と電位との関係を示すグラフ、第２図は
実施例２における本発明の電極の電流密度と電位との関
係を示すグラフである。 第１図 酸３々バヒ＆（工Ａ／。す
電極の電流密度と電位との関係を示すグラフ、第２図は
実施例２における本発明の電極の電流密度と電位との関
係を示すグラフである。 第１図 酸３々バヒ＆（工Ａ／。す
Claims (1)
- １ ニッケル系多孔質板にタングステンを添加したこと
を特徴とする溶融塩燃料電池用の電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61210078A JPS6366855A (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 溶融塩燃料電池用の電極およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61210078A JPS6366855A (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 溶融塩燃料電池用の電極およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6366855A true JPS6366855A (ja) | 1988-03-25 |
| JPH0440832B2 JPH0440832B2 (ja) | 1992-07-06 |
Family
ID=16583451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61210078A Granted JPS6366855A (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 溶融塩燃料電池用の電極およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6366855A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0513087A (ja) * | 1991-06-20 | 1993-01-22 | Hitachi Ltd | 燃料電池の電極製造法及び燃料電池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62154576A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-09 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池の製造方法 |
-
1986
- 1986-09-05 JP JP61210078A patent/JPS6366855A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62154576A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-09 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0513087A (ja) * | 1991-06-20 | 1993-01-22 | Hitachi Ltd | 燃料電池の電極製造法及び燃料電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0440832B2 (ja) | 1992-07-06 |
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