JPH07123047B2 - 溶融炭酸塩型燃料電池の製造方法 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池の製造方法Info
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- JPH07123047B2 JPH07123047B2 JP61006423A JP642386A JPH07123047B2 JP H07123047 B2 JPH07123047 B2 JP H07123047B2 JP 61006423 A JP61006423 A JP 61006423A JP 642386 A JP642386 A JP 642386A JP H07123047 B2 JPH07123047 B2 JP H07123047B2
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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
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は燃料電池、特に溶融炭酸塩型の燃料電池に関し
ている。
ている。
燃料電池は、外部から連続的に供給される燃料と酸化剤
とを電気化学的に反応させることにより直接電気エネル
ギーに変換する発電装置であり、従来の発電方式のよう
にエネルギーの機械的変換過程がないため、高いエネル
ギー変換効率が得られ、また、作動温度が低く、かつ静
止型発電装置であるために、他の発電方式に較べて、公
害汚染、騒音規制に制約されることがなく、環境調和性
が良く、立地条件の面で有利であるなどの利点を有す
る。
とを電気化学的に反応させることにより直接電気エネル
ギーに変換する発電装置であり、従来の発電方式のよう
にエネルギーの機械的変換過程がないため、高いエネル
ギー変換効率が得られ、また、作動温度が低く、かつ静
止型発電装置であるために、他の発電方式に較べて、公
害汚染、騒音規制に制約されることがなく、環境調和性
が良く、立地条件の面で有利であるなどの利点を有す
る。
燃料電池の構成は、酸素を供給する空気極（カソード）
と電解質を保持する電解質板及び燃料が供給される燃料
極（アノード）の３つの要素から成り立つている。
と電解質を保持する電解質板及び燃料が供給される燃料
極（アノード）の３つの要素から成り立つている。
通常の状態では、固定表面である電極上において、液体
である電解質と気体の反応ガスが供給されて三相界面が
形成され、その界面において電気化学的反応が進行しつ
つ、発電が行なわれる。
である電解質と気体の反応ガスが供給されて三相界面が
形成され、その界面において電気化学的反応が進行しつ
つ、発電が行なわれる。
燃料電池の電解質の保持力が低下しはじめると、空気極
と燃料極との間の極間差圧が増大し、電解質が流出し、
そのことにより電解質不足が生じ、電池性能の低下が起
こる。さらに、電解質板の一部が電解質の含浸されてい
ない多孔質体となり電解質基板を中心にして、空気極側
から燃料極側へ酸素が、燃料極側から空気極側へ水素が
それぞれ漏れ出す、いわゆるガスクロスオーバー現象が
発生する。この現象は電解質板に亀裂が生じた場合にも
起こる。
と燃料極との間の極間差圧が増大し、電解質が流出し、
そのことにより電解質不足が生じ、電池性能の低下が起
こる。さらに、電解質板の一部が電解質の含浸されてい
ない多孔質体となり電解質基板を中心にして、空気極側
から燃料極側へ酸素が、燃料極側から空気極側へ水素が
それぞれ漏れ出す、いわゆるガスクロスオーバー現象が
発生する。この現象は電解質板に亀裂が生じた場合にも
起こる。
このガスクロスオーバー現象が発生すると、反応ガス
（酸素と水素）が直接燃料反応を起し、これは電極反応
に寄与しないので、電池性能が著しく低下すると共に、
安全性の面でも問題がある。
（酸素と水素）が直接燃料反応を起し、これは電極反応
に寄与しないので、電池性能が著しく低下すると共に、
安全性の面でも問題がある。
本発明の目的は電解質の漏れを防止し、高性能、長寿命
の溶融炭酸塩型燃料電池を提供することである。
の溶融炭酸塩型燃料電池を提供することである。
本発明の目的を達成する、本発明の要旨とするところ
は、溶融炭酸塩型燃料電池のガス拡散電極（空気極，燃
料極）と電解質板との界面に電気泳動法により形成した
超微粒子層を設け、この超微粒子層により電解質の漏れ
を防止した燃料電池である。
は、溶融炭酸塩型燃料電池のガス拡散電極（空気極，燃
料極）と電解質板との界面に電気泳動法により形成した
超微粒子層を設け、この超微粒子層により電解質の漏れ
を防止した燃料電池である。
前述した通り電解質不足による電池性能低下やガスクロ
スオーバー現象は、電解質保持力の不足による電解質側
からガス拡散電極側への電解質の移動に起因する現象で
ある。そこで、電解質板に接触している方の電極表面に
電極の細孔より小さい微細孔の層を設けてやれば、反応
ガスが電解質板を通り抜けて電極側に漏れ出しても、こ
の微細孔層でガスの流出を阻止することができ、また、
電解質板からの電解質が電極側へ流出してきても、この
毛管力の大きい微細孔層の所で電解質を阻止することが
できる。
スオーバー現象は、電解質保持力の不足による電解質側
からガス拡散電極側への電解質の移動に起因する現象で
ある。そこで、電解質板に接触している方の電極表面に
電極の細孔より小さい微細孔の層を設けてやれば、反応
ガスが電解質板を通り抜けて電極側に漏れ出しても、こ
の微細孔層でガスの流出を阻止することができ、また、
電解質板からの電解質が電極側へ流出してきても、この
毛管力の大きい微細孔層の所で電解質を阻止することが
できる。
このような微細孔層を電極表面に設ける例として、空気
中の水蒸気又は炭酸ガスが電極本体内に侵入するのを阻
止するために多孔質の電極本体のガス側表面に蒸着法又
はスパツタリング法で、含水性又は水和性金属酸化物を
被着して金属酸化物の薄膜を形成した燃料電池（特開昭
58-225570）がある。
中の水蒸気又は炭酸ガスが電極本体内に侵入するのを阻
止するために多孔質の電極本体のガス側表面に蒸着法又
はスパツタリング法で、含水性又は水和性金属酸化物を
被着して金属酸化物の薄膜を形成した燃料電池（特開昭
58-225570）がある。
この例では微細孔層は形成できるが、蒸着法やスパツタ
リング法を使用するため、装置内を減圧するための減圧
装置や、付着させる固定物質を気体にするための加熱装
置が必要となる等装置が複雑になるうえに設備費が高く
なるという問題がある。
リング法を使用するため、装置内を減圧するための減圧
装置や、付着させる固定物質を気体にするための加熱装
置が必要となる等装置が複雑になるうえに設備費が高く
なるという問題がある。
これらに対し、超微粒子を電気泳動法で電極表面に付着
させる方法にすれば、装置は電極板間に電圧を印加する
定電圧電源だけですみ、装置構成が非常に簡単なものと
なる。又、両電極間には電流がほとんど流れないので電
力をほとんど消費せず経済的に微細孔層を形成すること
ができる。
させる方法にすれば、装置は電極板間に電圧を印加する
定電圧電源だけですみ、装置構成が非常に簡単なものと
なる。又、両電極間には電流がほとんど流れないので電
力をほとんど消費せず経済的に微細孔層を形成すること
ができる。
さらに、電極構成を平行平板電極系にすれば、両電極間
には平等電界が形成されるので、形成された微細孔層に
厚みむらがなく、又、電気の力、いわゆるクーロン力で
超微粒子が電極表面へ付着するので付着力も大きく、効
率よく微細孔層を形成することができる。
には平等電界が形成されるので、形成された微細孔層に
厚みむらがなく、又、電気の力、いわゆるクーロン力で
超微粒子が電極表面へ付着するので付着力も大きく、効
率よく微細孔層を形成することができる。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
実施例１ 第１図に本発明の基本的な実施例を示した。本実施例
は、直流定電圧電源、平行平板電極系及び溶液系から構
成される。
は、直流定電圧電源、平行平板電極系及び溶液系から構
成される。
溶液１の中に負極として微細孔層を形成するNi系のガス
拡散電極２を設け、そこから10cmの距離をおいてステン
レス製の対向電極３をガス拡散電極２と平行に設けてあ
る。これが正極となる。溶液は溶媒の蒸留水に、付着さ
れるNi超微粒子４と正イオン性バインダー（セルロース
系）を添加してよく撹拌したものである。Ni超微粒子４
の表面にはバインダーの正イオン５が付着している。
拡散電極２を設け、そこから10cmの距離をおいてステン
レス製の対向電極３をガス拡散電極２と平行に設けてあ
る。これが正極となる。溶液は溶媒の蒸留水に、付着さ
れるNi超微粒子４と正イオン性バインダー（セルロース
系）を添加してよく撹拌したものである。Ni超微粒子４
の表面にはバインダーの正イオン５が付着している。
この状態で、Ni系ガス拡散電極２と対向電極３との間に
直流定電圧電源６より100Vの直流電圧を15秒間印加して
平等電界を形成すると表面に正イオン５が付着した超微
粒子４は、クーロン力により正極である対向電極３側か
ら負極であるNi系ガス拡散電極２側へ移動し、最終的に
ガス拡散電極２の表面へ付着する。Ni超微粒子４が付着
して形成された微細孔層の厚さは100μｍ程度である。
直流定電圧電源６より100Vの直流電圧を15秒間印加して
平等電界を形成すると表面に正イオン５が付着した超微
粒子４は、クーロン力により正極である対向電極３側か
ら負極であるNi系ガス拡散電極２側へ移動し、最終的に
ガス拡散電極２の表面へ付着する。Ni超微粒子４が付着
して形成された微細孔層の厚さは100μｍ程度である。
本実施例によれば、装置構成を簡単にできるので設備費
を小さくでき、両電極間にはほとんど電流が流れないの
で消費電力も小さくですむ。又、両電極間には平等電界
が形成されるので、短時間で厚みむらのない微細孔層を
形成することができるなどの効果がある。
を小さくでき、両電極間にはほとんど電流が流れないの
で消費電力も小さくですむ。又、両電極間には平等電界
が形成されるので、短時間で厚みむらのない微細孔層を
形成することができるなどの効果がある。
実施例２ 第２図にバインダーとして負イオン性バインダーを用い
た場合の実施例を示した。
た場合の実施例を示した。
本実施例では負イオン性のバインダー（セルロース系）
を用いているので、電極構成は、負極にステンレス製の
対向電極３を設け、10cm間隔をおいて正極にNi系ガス拡
散電極２を設けてある。
を用いているので、電極構成は、負極にステンレス製の
対向電極３を設け、10cm間隔をおいて正極にNi系ガス拡
散電極２を設けてある。
両電極間に直流定電圧電源６より100Vの直流電圧を15秒
間印加すると、表面に負イオン７が付着した超微粒子４
は、クーロン力により負極である対向電流３側から正極
であるガス拡散電極２側へ移動し、最終的に、ガス拡散
電極２の表面へ付着する。
間印加すると、表面に負イオン７が付着した超微粒子４
は、クーロン力により負極である対向電流３側から正極
であるガス拡散電極２側へ移動し、最終的に、ガス拡散
電極２の表面へ付着する。
本実施例によつても前述と同様の効果がある。
実施例３ 第３図に、電解質板の両面にNi超微粒子を付着させる場
合の実施例を示した。
合の実施例を示した。
負極である電解質板13を中心にして、その両側に10cmの
間隔をおいて、正極のステンレス製の対向電極3,3′が
配置されている。
間隔をおいて、正極のステンレス製の対向電極3,3′が
配置されている。
電解質板の内面には、電解質板に導伝性を持たすために
あらかじめ導電性ポリマー14が接着されている。
あらかじめ導電性ポリマー14が接着されている。
溶液１は、溶媒である蒸留水の中に正イオン性バインダ
ー（セルロース系）とNi超微粒子４を添加してよく撹拌
したものである。
ー（セルロース系）とNi超微粒子４を添加してよく撹拌
したものである。
この状態で、両電極間に100Vの直流電圧を15秒間印加す
ると、表面に正イオン５が付着したNi超微粒子４は、ク
ローン力により正極の対向電極3,3′側から中心の負極
である電解質板13側へ移動し、最終的に電解質板13の表
面へ付着する。
ると、表面に正イオン５が付着したNi超微粒子４は、ク
ローン力により正極の対向電極3,3′側から中心の負極
である電解質板13側へ移動し、最終的に電解質板13の表
面へ付着する。
本実施例によれば、前述の効果の他に、絶縁体に近い電
解質板の両面に、一度にNi超微粒子を付着することがで
きるという効果がある。
解質板の両面に、一度にNi超微粒子を付着することがで
きるという効果がある。
実施例４ 第４図は本発明を応用した実施例を示した。溶液１は、
溶媒である蒸留水に正イオン性バインダー（セルロース
系）とNi超微粒子４を添加し、よく撹拌した溶液であ
る。
溶媒である蒸留水に正イオン性バインダー（セルロース
系）とNi超微粒子４を添加し、よく撹拌した溶液であ
る。
２は帯状のNi系ガス拡散電極で、この帯状電極が第４図
の通り移動して溶液１中に入り、ステンレス性の対向電
極３に相対する位置にくると、正イオン５が付着した超
微粒子４が、対向電極３側からNi系ガス拡散電極２側へ
移動し、最終的にNi系ガス拡散電極の表面に付着する。
の通り移動して溶液１中に入り、ステンレス性の対向電
極３に相対する位置にくると、正イオン５が付着した超
微粒子４が、対向電極３側からNi系ガス拡散電極２側へ
移動し、最終的にNi系ガス拡散電極の表面に付着する。
表面に超微粒子層が形成された帯状Ni系ガス拡散電極２
は、ローラー８により進行方向が反転し、溶液１中から
引き出され、ローラー９を経由してヒーター10内に入
り、乾燥される。
は、ローラー８により進行方向が反転し、溶液１中から
引き出され、ローラー９を経由してヒーター10内に入
り、乾燥される。
乾燥された微細孔層付ガス拡散電極は、カツター11によ
り任意の大きさに切断されて、完成品である微細孔層付
Ni系ガス拡散電極12が得られる。
り任意の大きさに切断されて、完成品である微細孔層付
Ni系ガス拡散電極12が得られる。
本実施例によれば、前述の効果の他に、連続的にガス拡
散電極の表面に超微粒子を付着させることができるの
で、量産性に優れているという効果がある。
散電極の表面に超微粒子を付着させることができるの
で、量産性に優れているという効果がある。
本発明によれば、装置構成を簡単にできるので、設備費
を小さくできる，電極間にはほとんど電流が流れないの
で運転費が少なくてすむ，電極間には平等電界が形成さ
れるので、短時間で厚みむらのない微細孔層を形成する
ことができる，絶縁体に近い電解質板の両面に一度に微
細孔層を形成することができる，連続的にガス拡散電極
表面に調微粒子を付着させて微細孔層を形成することが
できるので、量産性に優れているなどの効果がある。
を小さくできる，電極間にはほとんど電流が流れないの
で運転費が少なくてすむ，電極間には平等電界が形成さ
れるので、短時間で厚みむらのない微細孔層を形成する
ことができる，絶縁体に近い電解質板の両面に一度に微
細孔層を形成することができる，連続的にガス拡散電極
表面に調微粒子を付着させて微細孔層を形成することが
できるので、量産性に優れているなどの効果がある。
第１図は、本発明の基本的構成を示す側面図、第２図，
第３図は、第１図の変形例の構成を示す側面図、第４図
は、本発明の応用例の構成を示す側面図である。 １……溶液、２……Ni系ガス拡散電極、3,3′……対向
電極、４……超微粒子、５……正イオン、６……直流定
電圧電源、７……負イオン、8,9……ローラー、10……
ヒーター、11……カツター、12……微細孔層付ガス拡散
電極、13……電解質板、14……導伝性ポリマー。
第３図は、第１図の変形例の構成を示す側面図、第４図
は、本発明の応用例の構成を示す側面図である。 １……溶液、２……Ni系ガス拡散電極、3,3′……対向
電極、４……超微粒子、５……正イオン、６……直流定
電圧電源、７……負イオン、8,9……ローラー、10……
ヒーター、11……カツター、12……微細孔層付ガス拡散
電極、13……電解質板、14……導伝性ポリマー。
フロントページの続き (72)発明者 岩瀬 嘉男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 竹内 将人 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 田村 弘毅 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−35471（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】混合炭酸塩電解質を保持して成る電解質板
と、該電解質板を挟んで配置されるガス拡散電極、並び
に前記ガス拡散電極に反応ガスを供給する構成のセパレ
ータを具備してなる溶融炭酸塩型燃料電池の製造方法に
おいて、前記電解質板と前記ガス拡散電極との界面に電
気泳動法によりガス拡散電極の細孔より小さい細孔を有
する微細孔層を形成することを特徴とする溶融炭酸塩型
燃料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61006423A JPH07123047B2 (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 溶融炭酸塩型燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61006423A JPH07123047B2 (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 溶融炭酸塩型燃料電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62165869A JPS62165869A (ja) | 1987-07-22 |
| JPH07123047B2 true JPH07123047B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=11637966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61006423A Expired - Fee Related JPH07123047B2 (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 溶融炭酸塩型燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07123047B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2001260702A1 (en) * | 2000-06-06 | 2001-12-17 | Nagakazu Furuya | Gas diffusion electrode, method for manufacturing the same and fuel cell using it |
| JP5332391B2 (ja) * | 2008-08-12 | 2013-11-06 | カシオ計算機株式会社 | 燃料電池及び燃料電池の製造方法 |
| DE102011004233A1 (de) * | 2011-02-16 | 2012-08-16 | Varta Micro Innovation Gmbh | Elektroden für Batterien, insbesondere für Lithium-Ionen-Batterien, und ihre Herstellung |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6035471A (ja) * | 1983-08-03 | 1985-02-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 燃料電池用電極 |
| JPS60154464A (ja) * | 1984-01-23 | 1985-08-14 | Toshiba Corp | 溶融炭酸塩燃料電池 |
| JPH0799695B2 (ja) * | 1985-07-24 | 1995-10-25 | 株式会社東芝 | 溶融炭酸塩型燃料電池の製造方法 |
-
1986
- 1986-01-17 JP JP61006423A patent/JPH07123047B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62165869A (ja) | 1987-07-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |