JPH0533179A - 水蒸気電解用セルの製造方法 - Google Patents
水蒸気電解用セルの製造方法Info
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- JPH0533179A JPH0533179A JP3216132A JP21613291A JPH0533179A JP H0533179 A JPH0533179 A JP H0533179A JP 3216132 A JP3216132 A JP 3216132A JP 21613291 A JP21613291 A JP 21613291A JP H0533179 A JPH0533179 A JP H0533179A
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- Japan
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- hydrogen electrode
- cell
- molding
- electrolyte
- solid electrolyte
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- Pending
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- 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
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属酸化物もしくは金属を添加したスラリー
を、電解質成形体５上に流し込み、電解質成形体５上に
水素極成形体６を有する複合成形体とすることにより、
製造工程の簡素化を図る。 【構成】 安定化剤を添加したジルコニアを含有するス
ラリーを、吸水性を有する型４に流し込んで電解質成形
体５とした後、金属酸化物もしくは金属を含有するスラ
リーを、前記電解質成形体５上に流し込んで水素極成形
体６を構成し、乾燥させて型４を除去した後焼成して内
側に水素極７、外側に固体電解質膜８を有する固体電解
質−水素極複合体を形成する。 【効果】 固体電解質膜８と水素極７とを一体にして構
成でき、その厚みも任意にコントロールすることができ
るので、水蒸気電解用セルの高性能化を図ることがで
き、また型４にスラリーを流し込んで電解質成形体５と
水素極成形体６とを形成しているので、製造工程の簡素
化を図ることができる。
を、電解質成形体５上に流し込み、電解質成形体５上に
水素極成形体６を有する複合成形体とすることにより、
製造工程の簡素化を図る。 【構成】 安定化剤を添加したジルコニアを含有するス
ラリーを、吸水性を有する型４に流し込んで電解質成形
体５とした後、金属酸化物もしくは金属を含有するスラ
リーを、前記電解質成形体５上に流し込んで水素極成形
体６を構成し、乾燥させて型４を除去した後焼成して内
側に水素極７、外側に固体電解質膜８を有する固体電解
質−水素極複合体を形成する。 【効果】 固体電解質膜８と水素極７とを一体にして構
成でき、その厚みも任意にコントロールすることができ
るので、水蒸気電解用セルの高性能化を図ることがで
き、また型４にスラリーを流し込んで電解質成形体５と
水素極成形体６とを形成しているので、製造工程の簡素
化を図ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水蒸気電解用セルの製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水蒸気電解用セルとしては、電解質にア
ルカリ水溶液を用いるアルカリ型、高分子固体電解質膜
を用いる高分子膜型の一部が実用化され、室温から１０
０℃程度までの温度下での電解に用いられている。
ルカリ水溶液を用いるアルカリ型、高分子固体電解質膜
を用いる高分子膜型の一部が実用化され、室温から１０
０℃程度までの温度下での電解に用いられている。
【０００３】このような水蒸気電解用セルでは、電極反
応に伴う分極を抑制するために白金やパラジウムのよう
な貴金属の触媒を必要とし、また電解に要する分解電圧
が高いためにエネルギーロスが大きいという問題があっ
た。
応に伴う分極を抑制するために白金やパラジウムのよう
な貴金属の触媒を必要とし、また電解に要する分解電圧
が高いためにエネルギーロスが大きいという問題があっ
た。
【０００４】上記のような問題を解消しうるものとし
て、安定化ジルコニアを電解質として用い１０００℃程
度の温度下で電解を行うものが独国のドルニエ社、米国
のウェスティングハウス社等で開発されているが、緻密
な固体電解質膜を必要とし、その方法として、押し出し
成形法、プレズマ溶射法、電気化学蒸着法（ＥＶＤ）が
用いられていた。
て、安定化ジルコニアを電解質として用い１０００℃程
度の温度下で電解を行うものが独国のドルニエ社、米国
のウェスティングハウス社等で開発されているが、緻密
な固体電解質膜を必要とし、その方法として、押し出し
成形法、プレズマ溶射法、電気化学蒸着法（ＥＶＤ）が
用いられていた。
【０００５】さらに、上記のような緻密な固体電解質膜
を作成する方法としては、図８のように安定化ジルコニ
ア粉末３をスラリーにし、基材１上に塗布して焼成する
試みもなされている。
を作成する方法としては、図８のように安定化ジルコニ
ア粉末３をスラリーにし、基材１上に塗布して焼成する
試みもなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した前者の製造方
法では、高価な製造装置を必要とするうえに、固体電解
質膜を必要とする部分と必要としない部分とを構成する
マスキングに時間がかかるため、電池の量産性に問題が
あった。
法では、高価な製造装置を必要とするうえに、固体電解
質膜を必要とする部分と必要としない部分とを構成する
マスキングに時間がかかるため、電池の量産性に問題が
あった。
【０００７】また、後者の製造方法では、焼成時に安定
化ジルコニア粉末３が収縮するため、基材１の上に構成
された固体電解質膜８に割れ２を生じたり、固体電解質
膜８が剥離するという問題があった。
化ジルコニア粉末３が収縮するため、基材１の上に構成
された固体電解質膜８に割れ２を生じたり、固体電解質
膜８が剥離するという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、安定化剤を添加したジルコニアを含有す
るスラリーを成形して電解質成形体とする工程と、前記
電解質成形体の一方の面に、金属もしくは金属酸化物を
含有するスラリーを成形して水素極成形体を構成し、電
解質成形体と水素極成形体とを一体化した複合成形体を
得る工程と、この複合成形体を焼成して固体電解質−水
素極複合体を得る工程と、この固体電解質−水素極複合
体の固体電解質側に空気極を形成することを特徴とする
ものである。
め、本発明は、安定化剤を添加したジルコニアを含有す
るスラリーを成形して電解質成形体とする工程と、前記
電解質成形体の一方の面に、金属もしくは金属酸化物を
含有するスラリーを成形して水素極成形体を構成し、電
解質成形体と水素極成形体とを一体化した複合成形体を
得る工程と、この複合成形体を焼成して固体電解質−水
素極複合体を得る工程と、この固体電解質−水素極複合
体の固体電解質側に空気極を形成することを特徴とする
ものである。
【０００９】
【作用】上記のように、本発明は、スラリーを成形して
電解質成形体と水素極成形体とを構成してこれらを同時
に焼成しているので、緻密な固体電解質膜と多孔性の水
素極とを容易に形成することができ、その厚みもスラリ
ーを流す時間によって任意にコントロールすることがで
きる。
電解質成形体と水素極成形体とを構成してこれらを同時
に焼成しているので、緻密な固体電解質膜と多孔性の水
素極とを容易に形成することができ、その厚みもスラリ
ーを流す時間によって任意にコントロールすることがで
きる。
【００１０】一方、スラリー中に添加された金属酸化物
は、水素と接触して還元され、水素極としての作用をす
る。また前記スラリーから構成される水素極成形体は、
焼成することによって水素極の強度が高まり基材として
の作用もする。
は、水素と接触して還元され、水素極としての作用をす
る。また前記スラリーから構成される水素極成形体は、
焼成することによって水素極の強度が高まり基材として
の作用もする。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明の水蒸気電解用セルの製造方
法に使用するスラリーを成形するための型４の断面図
で、石膏のような吸水性を有する材料からなる。
法に使用するスラリーを成形するための型４の断面図
で、石膏のような吸水性を有する材料からなる。
【００１２】図２は、前記型４に安定化剤としてのイッ
トリアを添加したジルコニア粉末、水、分散材、バイン
ダー、消泡剤からなるスラリーを流し込んで一定時間放
置して電解質成形体５とした後、余剰のスラリーを除去
した状態の断面図である。
トリアを添加したジルコニア粉末、水、分散材、バイン
ダー、消泡剤からなるスラリーを流し込んで一定時間放
置して電解質成形体５とした後、余剰のスラリーを除去
した状態の断面図である。
【００１３】図３は、前記スラリーに金属酸化物として
の酸化ニッケルを添加したスラリーを、前記電解質成形
体５が乾燥するまでに、その上に流し込んで一定時間放
置して水素極成形体６とした後、余剰のスラリーを除去
した状態の断面図である。なお、この水素極成形体６を
形成するためのスラリーと電解質成形体５を形成するた
めのスラリーとは同一のものでなくてもよいことは言う
までもない。
の酸化ニッケルを添加したスラリーを、前記電解質成形
体５が乾燥するまでに、その上に流し込んで一定時間放
置して水素極成形体６とした後、余剰のスラリーを除去
した状態の断面図である。なお、この水素極成形体６を
形成するためのスラリーと電解質成形体５を形成するた
めのスラリーとは同一のものでなくてもよいことは言う
までもない。
【００１４】図４は、図３の状態のものを乾燥させて型
４を除去した後焼成して得た固体電解質−水素極複合体
の断面図で、内側に多孔性の水素極７が形成され、外側
に緻密な固体電解質膜８が形成される。
４を除去した後焼成して得た固体電解質−水素極複合体
の断面図で、内側に多孔性の水素極７が形成され、外側
に緻密な固体電解質膜８が形成される。
【００１５】図５は、前記固体電解質−水素極複合体の
固体電解質膜８の外側に空気極９として、ストロンチウ
ムをドープしたＬａＭｎＯ3 をデイッピング法によって
形成した状態の断面図、すなわち本発明の製造方法によ
って得られた水蒸気電解用セルの断面図である。なお、
空気極９の形成方法としては、デイッピング法以外にス
ラリー塗布法、溶射法等がある。
固体電解質膜８の外側に空気極９として、ストロンチウ
ムをドープしたＬａＭｎＯ3 をデイッピング法によって
形成した状態の断面図、すなわち本発明の製造方法によ
って得られた水蒸気電解用セルの断面図である。なお、
空気極９の形成方法としては、デイッピング法以外にス
ラリー塗布法、溶射法等がある。
【００１６】こうして得られた図５のような水蒸気電解
用セルを作動温度である７００℃から１０００℃に昇温
し、水素極７側に水素を、空気極９側に空気を供給する
と、水素によって水素極７中の酸化ニッケルが還元され
る。
用セルを作動温度である７００℃から１０００℃に昇温
し、水素極７側に水素を、空気極９側に空気を供給する
と、水素によって水素極７中の酸化ニッケルが還元され
る。
【００１７】そして、図５の水素極７に水蒸気を供給
し、この水素極７を負極、空気極９を正極にして約１Ｖ
の電圧を印加すると、水素極７で水蒸気が電解され、外
部回路から供給される電子を取り込んで酸素イオンと水
素とを生成し、この酸素イオンは固体電解質膜８を通っ
て固体電解質膜８と空気極９との界面に到達し、この界
面で酸素イオンは外部回路に電子を放出して酸素とな
り、空気極９中に放出される。
し、この水素極７を負極、空気極９を正極にして約１Ｖ
の電圧を印加すると、水素極７で水蒸気が電解され、外
部回路から供給される電子を取り込んで酸素イオンと水
素とを生成し、この酸素イオンは固体電解質膜８を通っ
て固体電解質膜８と空気極９との界面に到達し、この界
面で酸素イオンは外部回路に電子を放出して酸素とな
り、空気極９中に放出される。
【００１８】以上の説明は、型４が円筒型複合成形体を
製造するためのものであったが、図６のような型４を使
用すれば平板型の複合成形体を、図７のような型４を使
用すればモノリシック型の複合成形体を製造できること
は言うまでもない。
製造するためのものであったが、図６のような型４を使
用すれば平板型の複合成形体を、図７のような型４を使
用すればモノリシック型の複合成形体を製造できること
は言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】上記した如く、本発明は緻密な固体電解
質膜８と多孔性の水素極７とが容易に形成でき、その厚
みもスラリーを流す時間によって任意にコントロールす
ることができるので、容易に固体電解質膜８の抵抗と機
械的強度とをコントロールすることができ、高性能な水
蒸気電解用セルが得られる。
質膜８と多孔性の水素極７とが容易に形成でき、その厚
みもスラリーを流す時間によって任意にコントロールす
ることができるので、容易に固体電解質膜８の抵抗と機
械的強度とをコントロールすることができ、高性能な水
蒸気電解用セルが得られる。
【００２０】また、吸水性を有する型４にスラリーを流
し込んで電解質成形体５と水素極成形体６とを構成して
焼成しているので、製造工程の簡素化を図ることができ
る。
し込んで電解質成形体５と水素極成形体６とを構成して
焼成しているので、製造工程の簡素化を図ることができ
る。
【図１】本発明の水蒸気電解用セルの製造方法に使用す
る型４の断面図である。
る型４の断面図である。
【図２】図１の型４にスラリーを流し込んで一定時間放
置して電解質成形体５とした後、余剰のスラリーを除去
した状態の断面図である。
置して電解質成形体５とした後、余剰のスラリーを除去
した状態の断面図である。
【図３】図２の電解質成形体５の上にスラリーを流し込
んで一定時間放置して水素極成形体６とした後、余剰の
スラリーを除去して複合成形体とした状態の断面図であ
る。
んで一定時間放置して水素極成形体６とした後、余剰の
スラリーを除去して複合成形体とした状態の断面図であ
る。
【図４】図３の複合成形体から型４を除去した後焼成し
て得た固体電解質−水素極複合体の断面図である。
て得た固体電解質−水素極複合体の断面図である。
【図５】固体電解質−水素極複合体の外側に空気極９を
形成した状態の断面図である。
形成した状態の断面図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る複合成形体とした状
態の断面図である。
態の断面図である。
【図７】本発明の他の実施例に係る複合成形体とした状
態の断面図である。
態の断面図である。
【図８】従来の水蒸気電解用セルの製造方法により製造
された固体電解質膜８の断面図である。
された固体電解質膜８の断面図である。
４ 型
５ 電解質成形体
６ 水素極成形体
７ 水素極
８ 固体電解質膜
９ 空気極
Claims (5)
- 【請求項１】 安定化剤を添加したジルコニアを含有す
るスラリーを成形して電解質成形体とする工程と、前記
電解質成形体の一方の面に、金属もしくは金属酸化物を
含有するスラリーを成形して水素極成形体を構成し、電
解質成形体と水素極成形体とを一体化した複合成形体を
得る工程と、この複合成形体を焼成して固体電解質−水
素極複合体を得る工程と、この固体電解質−水素極複合
体の固体電解質側に空気極を形成することを特徴とする
水蒸気電解用セルの製造方法。 - 【請求項２】 安定化剤を添加したジルコニアは立方晶
ジルコニア、正方晶ジルコニア、部分安定化ジルコニア
の単独物もしくは複数種の混合物からなることを特徴と
する請求項第１項記載の水蒸気電解用セルの製造方法。 - 【請求項３】 安定化剤は、イットリウム、カルシウ
ム、スカンジウム、イッテルビウム、ネオジウム、ガド
リニウムの酸化物であることを特徴とする請求項第１項
記載の水蒸気電解用セルの製造方法。 - 【請求項４】 金属酸化物もしくは金属は、ニッケルま
たはコバルトの酸化物もしくは金属ニッケルまたは金属
コバルトであることを特徴とする請求項第１項記載の水
蒸気電解用セルの製造方法。 - 【請求項５】 空気極は、ストロンチウムもしくはカル
シウムをドープしたＬａＭｎＯ3 、ＬａＣｏＯ3 、Ｃａ
ＭｎＯ3 であることを特徴とする請求項第１項記載の水
蒸気電解用セルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3216132A JPH0533179A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 水蒸気電解用セルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3216132A JPH0533179A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 水蒸気電解用セルの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0533179A true JPH0533179A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16683768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3216132A Pending JPH0533179A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 水蒸気電解用セルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0533179A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110791774A (zh) * | 2018-08-02 | 2020-02-14 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种电解水蒸气制氢的方法 |
-
1991
- 1991-07-31 JP JP3216132A patent/JPH0533179A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110791774A (zh) * | 2018-08-02 | 2020-02-14 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种电解水蒸气制氢的方法 |
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