JPS60225363A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS60225363A JPS60225363A JP59081309A JP8130984A JPS60225363A JP S60225363 A JPS60225363 A JP S60225363A JP 59081309 A JP59081309 A JP 59081309A JP 8130984 A JP8130984 A JP 8130984A JP S60225363 A JPS60225363 A JP S60225363A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- fuel cell
- electrode
- transition metal
- metal oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (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】
産業上の利用分野
本発明は、水素もしくは炭化水素を改質させることによ
り得られる水素を利用した水素−酸素燃料電池に関する
もので、特にその水素極に関するものである。
り得られる水素を利用した水素−酸素燃料電池に関する
もので、特にその水素極に関するものである。
従来例の構成とその問題点
燃料電池の基本構造は、第1図に示すように、水素極1
と酸素極2の2枚の電極間にイオン導電性の高い電解質
3があり、両電極の外側には水素ガス室4.酸素ガス室
5がある。6は負荷である。
と酸素極2の2枚の電極間にイオン導電性の高い電解質
3があり、両電極の外側には水素ガス室4.酸素ガス室
5がある。6は負荷である。
電極は多孔噴構造になっており、各気体が十分接触でき
るようになっている。電解質としては、水酸化カリ′ウ
ム水溶液、リン酸水溶液、溶融炭酸塩。
るようになっている。電解質としては、水酸化カリ′ウ
ム水溶液、リン酸水溶液、溶融炭酸塩。
固4冬電解質が使用される。
この燃料電池の電気化学反応をリン酸電解質を使用した
場合について示す。
場合について示す。
水素極 H2→2 H++ 2e −(1)酸素極3A
O2+ 2H++ 2e −) H2O(2)すなわち
、水素極で水素がプロトンと電子に分離して、プロトン
は電解質を介して酸素極に、又電子は外部負荷回路6を
経て水素極に流れるものであり、水素と酸素が供給され
る限り連続して電気を発生させることのできる装置であ
る。
O2+ 2H++ 2e −) H2O(2)すなわち
、水素極で水素がプロトンと電子に分離して、プロトン
は電解質を介して酸素極に、又電子は外部負荷回路6を
経て水素極に流れるものであり、水素と酸素が供給され
る限り連続して電気を発生させることのできる装置であ
る。
この反応を効率よく行なわせるためには、温度を高くす
るか、もしくは白金パラジウム、ニッケル合金等の触媒
を電極に付着させることが必要である。
るか、もしくは白金パラジウム、ニッケル合金等の触媒
を電極に付着させることが必要である。
従来、低温動作型燃料電池の電極用触媒とじて用いられ
ている白金、パラジウム等の貴金属の使用量は、例えば
、10KWの電池容量に対して、白金数9が必要となり
、実用性の乏しい高価な電池であった。
ている白金、パラジウム等の貴金属の使用量は、例えば
、10KWの電池容量に対して、白金数9が必要となり
、実用性の乏しい高価な電池であった。
発明の目的
本発明は、水素極の触媒材料を改良して、安価で発電効
果の高い燃料電池を提供することを目的とする。
果の高い燃料電池を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は、水素極の触媒として、遷移金属酸化物と金属
とを用いるものである。
とを用いるものである。
すなわち、基本的原理は、水素極において、単に白金等
の触媒を使用した水素の酸化反応でなく、例えば遷移金
属酸化物のWO3とpt 系を用い、水素のインターカ
ーレション(Interca4ation )反応を利
用するところにある。
の触媒を使用した水素の酸化反応でなく、例えば遷移金
属酸化物のWO3とpt 系を用い、水素のインターカ
ーレション(Interca4ation )反応を利
用するところにある。
水素のインターカーレション反応とは、水素原子が遷移
金属酸化物の格子内に浸入する反応をさし、例えば、遷
移金属酸化物であるWO3と白金とが接触している界面
に水素ガスが接触すると、室温において容易にWO3中
に水素原子として入f) (Spi l 1over現
象という)、タングステンブロンズHzWO3を形成す
る。このときタングステンブロンズは電子伝導性であり
、電子はW5+とW6+の間を電荷移動でき、またH+
はWo3格子内を容易に移動できるものである。すなわ
ち水素はptのみの触媒作用による水素の酸化反応より
、WO3−pt 界面におけるインターカーレション反
応を介してのプロトン(H+)と電子の解離反応の方が
はるかに速い反応速度で進行するものである。
金属酸化物の格子内に浸入する反応をさし、例えば、遷
移金属酸化物であるWO3と白金とが接触している界面
に水素ガスが接触すると、室温において容易にWO3中
に水素原子として入f) (Spi l 1over現
象という)、タングステンブロンズHzWO3を形成す
る。このときタングステンブロンズは電子伝導性であり
、電子はW5+とW6+の間を電荷移動でき、またH+
はWo3格子内を容易に移動できるものである。すなわ
ち水素はptのみの触媒作用による水素の酸化反応より
、WO3−pt 界面におけるインターカーレション反
応を介してのプロトン(H+)と電子の解離反応の方が
はるかに速い反応速度で進行するものである。
以上のごとく、本発明は燃料電池の水素極に担持させる
触媒として、白金等の従来の金属にかえて、遷移金属酸
化物と白金等の金属の混合物を用いることにより、低温
においてより高い発電効率を有する燃料電池を提供する
ものである。
触媒として、白金等の従来の金属にかえて、遷移金属酸
化物と白金等の金属の混合物を用いることにより、低温
においてより高い発電効率を有する燃料電池を提供する
ものである。
実施例の説明
実施例1
水とアルコールとの混合液に塩化白金酸を2×10−5
モル/l溶解した溶液100m1に酸化タングステン(
WO3)粉末12を分散し、太陽光もしくはキセノンラ
ンプの光を照射することにより、・光電気化学的にWO
3粒子上[Pt を析出させた。
モル/l溶解した溶液100m1に酸化タングステン(
WO3)粉末12を分散し、太陽光もしくはキセノンラ
ンプの光を照射することにより、・光電気化学的にWO
3粒子上[Pt を析出させた。
このWO3粒子を多孔質炭素電極の片面に付着させ、そ
の付着面を水素ガス供給側にして第1図のような燃料電
池を構成した。なお、酸素極は従来通りのカーボン電極
を使用し、電解液にばか性カリの20重量%水溶液を用
いた。
の付着面を水素ガス供給側にして第1図のような燃料電
池を構成した。なお、酸素極は従来通りのカーボン電極
を使用し、電解液にばか性カリの20重量%水溶液を用
いた。
上記の電池をAとし、水素極にptを付着させた炭素電
極を用いた電池をBとする。第2図は常圧の水素と酸素
を供給したときの電流−電圧特性の比較を示す。本発明
による水素極を用いた電池Aの方が高性能を示す。
極を用いた電池をBとする。第2図は常圧の水素と酸素
を供給したときの電流−電圧特性の比較を示す。本発明
による水素極を用いた電池Aの方が高性能を示す。
実施例2
あらかじめ白金黒を付着した加熱状態の多孔質炭素電極
に、メタタングステン水溶液を吹きつけることにより、
WO3を析出させた。この電極を水素極として実施例1
と同様の電池を作成した。
に、メタタングステン水溶液を吹きつけることにより、
WO3を析出させた。この電極を水素極として実施例1
と同様の電池を作成した。
この電池の出力は、実施例1の電池Aと従来の電池Bの
中間の値を示した。
中間の値を示した。
実施例3
実施例1における電池の電解質を、か性カリ溶液にかえ
てリン酸98%溶液を用いた電池を作成した。pt を
析出させたWO3を付着してなる炭素電極を使用した電
池は、従来の電池より高い電力が得られた。
てリン酸98%溶液を用いた電池を作成した。pt を
析出させたWO3を付着してなる炭素電極を使用した電
池は、従来の電池より高い電力が得られた。
なお、遷移金属酸化物として、WO3のほかMoO2,
TtO2,V2O6,Ta206. ZrO2,HfO
2゜Nbo5. CrO2を用いた系が効果的であった
。又、金属として、pt のほかPdが効果的であり、
Ni も使用できた。さらに電極として炭素電極のホカ
、Ni 多孔シミ極、タングステンカーバイド電極等多
孔性の焼結金属極においても同様の効果を有するもので
あった。
TtO2,V2O6,Ta206. ZrO2,HfO
2゜Nbo5. CrO2を用いた系が効果的であった
。又、金属として、pt のほかPdが効果的であり、
Ni も使用できた。さらに電極として炭素電極のホカ
、Ni 多孔シミ極、タングステンカーバイド電極等多
孔性の焼結金属極においても同様の効果を有するもので
あった。
また、遷移金属酸化物−金属(Pt、Pd等)の混合体
は、前述に示した光電気化学析出法、吹きつけ法の他、
あらかじめ遷移金属を炭素等の電極材料に添加し焼結後
に表面の遷移金属を陽極酸化し遷移金属酸化物を生成し
、その後P+、Pd 等の金属を付着させる方法、あら
かじめ遷移金属及びPt、Pd等の金属を炭素等の電極
材料に添加し焼結後に、表面の遷移金属を陽極酸化する
方法が有効であった。
は、前述に示した光電気化学析出法、吹きつけ法の他、
あらかじめ遷移金属を炭素等の電極材料に添加し焼結後
に表面の遷移金属を陽極酸化し遷移金属酸化物を生成し
、その後P+、Pd 等の金属を付着させる方法、あら
かじめ遷移金属及びPt、Pd等の金属を炭素等の電極
材料に添加し焼結後に、表面の遷移金属を陽極酸化する
方法が有効であった。
発明の効果
以上のように、本発明は水素極における触媒として、遷
移金属酸化物と金属(Pt 、 Pd 、Ni等)の混
合体を用いることにより、低温で高い効率の電池を提供
するものである。
移金属酸化物と金属(Pt 、 Pd 、Ni等)の混
合体を用いることにより、低温で高い効率の電池を提供
するものである。
第1図は燃料電池の基本的構成を示す縦断面図、第2図
は実施例における電池の電流−電圧特性を示す図である
。 1・・・・・・水素極、2・・・・・・酸素極、3・・
・・・・電解質、4・・・・・・水素ガス室、5・・・
・・・酸素ガス室。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 0 5Q lOθ rs。 !ス、11L r党ΔA党り
は実施例における電池の電流−電圧特性を示す図である
。 1・・・・・・水素極、2・・・・・・酸素極、3・・
・・・・電解質、4・・・・・・水素ガス室、5・・・
・・・酸素ガス室。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 0 5Q lOθ rs。 !ス、11L r党ΔA党り
Claims (2)
- (1)遷移金属酸化物と金属との混合物を担持した水素
極を備えた燃料電池。 - (2)遷移金属酸化物が、WO3,/′1003.Ti
o2゜v2o6.Ta2o6.ZrO2,HfO2,N
b2O6及びCr O3よりなる群から選んだものであ
り、金属がPt、Pd及びNi よりなる群から選んだ
ものである特許請求の範囲第1項記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59081309A JPS60225363A (ja) | 1984-04-23 | 1984-04-23 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59081309A JPS60225363A (ja) | 1984-04-23 | 1984-04-23 | 燃料電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60225363A true JPS60225363A (ja) | 1985-11-09 |
Family
ID=13742795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59081309A Pending JPS60225363A (ja) | 1984-04-23 | 1984-04-23 | 燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60225363A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63966A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池 |
JP2007265979A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-10-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
WO2008084874A1 (en) * | 2007-01-10 | 2008-07-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell catalyst, fuel cell cathode and polymer electrolyte fuel cell including the same |
WO2009091025A1 (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池用電極触媒及びそれを用いた固体高分子型燃料電池 |
KR101111486B1 (ko) | 2009-09-16 | 2012-02-22 | 우석대학교 산학협력단 | 직접메탄올 연료전지용 전극촉매물질 제조방법 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5755066A (en) * | 1980-08-12 | 1982-04-01 | British Petroleum Co | Hydrophobic electrode |
JPS598273A (ja) * | 1982-06-21 | 1984-01-17 | エンゲルハ−ド・コ−ポレ−シヨン | 燐酸燃料電池の電極 |
-
1984
- 1984-04-23 JP JP59081309A patent/JPS60225363A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5755066A (en) * | 1980-08-12 | 1982-04-01 | British Petroleum Co | Hydrophobic electrode |
JPS598273A (ja) * | 1982-06-21 | 1984-01-17 | エンゲルハ−ド・コ−ポレ−シヨン | 燐酸燃料電池の電極 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63966A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池 |
JPH0766813B2 (ja) * | 1986-06-19 | 1995-07-19 | 松下電器産業株式会社 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
JP2007265979A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-10-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池 |
WO2008084874A1 (en) * | 2007-01-10 | 2008-07-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell catalyst, fuel cell cathode and polymer electrolyte fuel cell including the same |
JP2008171647A (ja) * | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用触媒、燃料電池用カソード及びこれを備えた固体高分子型燃料電池 |
WO2009091025A1 (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池用電極触媒及びそれを用いた固体高分子型燃料電池 |
KR101111486B1 (ko) | 2009-09-16 | 2012-02-22 | 우석대학교 산학협력단 | 직접메탄올 연료전지용 전극촉매물질 제조방법 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Uchida et al. | High‐Performance Electrode for Medium‐Temperature Solid Oxide Fuel Cells: Effects of Composition and Microstructures on Performance of Ceria‐Based Anodes | |
KR101350865B1 (ko) | 연료전지용 담지 촉매 및 그 제조방법, 상기 담지 촉매를포함하는 연료전지용 전극, 상기 전극을 포함하는 막전극접합체 및 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료전지 | |
KR100476632B1 (ko) | 새로운 알칼리 연료 전지 | |
JP4568124B2 (ja) | 空気極および該空気極を用いた空気二次電池 | |
JP5960795B2 (ja) | 酸素ガス拡散電極の製造方法 | |
Shukla et al. | Advances in mixed‐reactant fuel cells | |
JPH05258755A (ja) | 高分子固体電解質型燃料電池の製造方法 | |
KR20030080244A (ko) | 개선된 연료전지 캐소드 및 그의 연료전지 | |
JP2006210135A (ja) | 触媒電極材料、触媒電極、及びこれらの製造方法、電極触媒用の担体材料、並びに電気化学デバイス | |
JP4487465B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
KR102607597B1 (ko) | 이중도금 촉매를 포함하는 산소 전극, 이를 포함하는 수전해 장치, 재생 연료전지 및 상기 산소 전극의 제조 방법 | |
US3040115A (en) | Fuel cell electrodes | |
JP4937527B2 (ja) | 燃料電池用白金触媒及びこれを含む燃料電池 | |
US20050031921A1 (en) | Hybrid fuel cell | |
JP4590533B2 (ja) | 空気極およびその製造方法並びに該空気極を用いた空気二次電池 | |
JPH11126616A (ja) | 共耐性白金亜鉛燃料電池用電極 | |
KR20000063843A (ko) | 고분자 전해질 연료전지용 백금-금속산화물 촉매의 제조방법 | |
US7691770B2 (en) | Electrode structure and methods of making same | |
JPS60225363A (ja) | 燃料電池 | |
JP2001118583A (ja) | 燃料電池電極およびその製造方法 | |
CN213570766U (zh) | 一种基于铅网的水分解制氢装置 | |
KR20090078911A (ko) | 산화물 피막이 형성된 카바이드로 지지된 팔라듐 전극 촉매및 그 제조방법 | |
JP6941202B1 (ja) | 膜電極接合体、及び電気化学セル | |
Wang et al. | Electrochemical characteristics of LaNi4. 5Al0. 5 alloy used as anodic catalyst in a direct borohydride fuel cell | |
JP2001126738A (ja) | 燃料電池用電極の製造方法およびそれを用いた直接メタノール燃料電池 |