高圧型ニッケル-水素二次電池の充放電特性

負極に白金担持カーボンの水素拡散膜電極を用いたニッケル-水素二次電池の充放電特性に及ぼすセル温度および放電速度の影響を検討した。セル温度-5〜30度の範囲では,放電流の差異にかかわらず,90〜100%の放電効率を示し,とくに低放電流密度の場合はほぼ100%の放電効率を示した。一方セル温度が-10度と-5度の場合は,放電流密度の増加とともに放電効率は減少する傾向がみられた。このような低温度での放電効率の減少は水素電極反応速度の減少のためと思われる。また高温度45度でも放電効率の減少がみられたが,これは気相水素中の飽和水蒸気量が増大し,負極上での水素の取り込みが不完全になるためと考えられる。一方,充電・放電中の内圧水素は充放電時間とともに,ほぼ直線的に増加・減少した。しかし,理論式から知られる水素圧の変化速度と比較すると,実測の水素圧の変化速度はいずれのセル温度においても約50〜60%で,しかも放電流密度の増大とともに減少する傾向がみられた。ここで実測の水素圧の変化速度は水素発生の電流効率と定義した。この水素圧発生のための電流効率が低い理由は現時点では明らかではないが、水素拡散膜内の細孔内に一部の水素原子が吸着されたためと考えられる。また上記の理論式は温度の関数でもあるが,実測の水素圧の変化速度は温度によって変化しなかった。こては,負極上の白金の触媒効果が大きいために,実験で用いた温度範囲内における微小な水素圧変化を検知できなかったためと思われる。今後,充放電時の過電圧に及ぼすセル温度の影響ならびに内圧水素に及ぼすセル温度と充放電流密度の影響を明らかにする必要がある。

負極に白金担持カーボンの水素拡散膜電極を用いたニッケル-水素二次電池の充放電特性に及ぼすセル温度および放電速度の影響を検討した。セル温度-5〜30度の範囲では,放電流の差異にかかわらず,90〜100%の放電効率を示し,とくに低放電流密度の場合はほぼ100%の放電効率を示した。一方セル温度が-10度と-5度の場合は,放電流密度の増加とともに放電効率は減少する傾向がみられた。このような低温度での放電効率の減少は水素電極反応速度の減少のためと思われる。また高温度45度でも放電効率の減少がみられたが,これは気相水素中の飽和水蒸気量が増大し,負極上での水素の取り込みが不完全になるためと考えられる。一方,充電・放電中の内圧水素は充放電時間とともに,ほぼ直線的に増加・減少した。しかし,理論式から知られる水素圧の変化速度と比較すると,実測の水素圧の変化速度はいずれのセル温度においても約50〜60%で,しかも放電流密度の増大とともに減少する傾向がみられた。ここで実測の水素圧の変化速度は水素発生の電流効率と定義した。この水素圧発生のための電流効率が低い理由は現時点では明らかではないが、水素拡散膜内の細孔内に一部の水素原子が吸着されたためと考えられる。また上記の理論式は温度の関数でもあるが,実測の水素圧の変化速度は温度によって変化しなかった。こては,負極上の白金の触媒効果が大きいために,実験で用いた温度範囲内における微小な水素圧変化を検知できなかったためと思われる。今後,充放電時の過電圧に及ぼすセル温度の影響ならびに内圧水素に及ぼすセル温度と充放電流密度の影響を明らかにする必要がある。