プロトン導電体の開発とその燃料電池への応用に関する研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550693
• Research Institution: MURORAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 見城 忠男 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (00005977)
• Keywords: プロトン導電体 / 固体電解質 / 燃料電池

Research Abstract

ポリリン酸を骨格とするプロトン導電体に代えて、本年度はメタリン酸ガラスを骨格とするプロトン導電体を作成し、電解質の信頼性と電池性能の再現性を向上させることを目的とした。
メタリン酸(HPO_3):シリカ(SiO_2)をモル比で3:1の割合に混合し、これを1000℃で加熱熔融後ステンレス上で急冷し、メタリン酸ガラスを作成した。粉砕後300℃に加熱しつつリン酸を加えることによって上記ガラス中にリン酸を溶解した。得られたリン酸ガラスを30mmφのディスクに成形し、リン酸電池と同じ多孔質電極を圧着し、酸素-水素燃料電池とした。分極特性は200℃で測定した。固体電解質を用いたことによる電池性能の低下は水素電極よりも酸素電極に強く出ることが分かった。リン酸ガラスを電解質とし、電極として白金黒とカ-ボンブラックからてる2成分混合電極を用いたとき、限界電流は白金含有量にほぼ比例して増大した。リン酸電池では電解質が電極細孔中に浸透するため、電極-電解質間の接触が充分大きく保たれるが電解質が固体になると、この接触面積が著しく小さくなり、電極性能が低下する。電極-電解質間の接触を良くするため、電極をシ-ト状に圧延せず、粉末のまま電解質ディスクに圧着することにより、性能が改善された。さらに電解質もディスク状とせず、粉末のまま上記粉末電極とともに圧着成形する、接触面積が増し性能が向上した。接触面積によるこのような性能変化は酸素極のみに見られ、水素極の性能は接触面積にほとんど依存しないことか分かった。これらの事実はプロトン導電性電解質を用いると、電極反応の結果生成する水が酸素極側で発生することと関係があると考えられる。電池性能の向上のためには酸素極の一層の性能向上が望まれる。

Research Products

• [Publications] Tadao Kenjo: "Phosphoric Acid Proton Conductors and Application to Fuel Cell Electrolytes" Progress in Batteries & Solar Cell. 8. 286-289 (1989)
• [Publications] 見城忠男: "メタリン酸ガラスを電解質として用いる酸素-水素燃料電池" 電気化学.