熱物性

５種類の炭酸塩、Li₂CO₃, Na₂CO₃, K₂CO₃, Rb₂CO₃, Cs₂CO₃について、回転振動法を用いて粘度を測定した。実験は炭酸塩の分解を防止するために、50mPaのCO₂を混合したHe雰囲気を用い約1230Kまでの温度範囲で行った。粘度は全体としてはカチオン半径の増加と共に減少したが、Li₂CO₃の値はNa₂CO₃の値に近く、またK₂CO₃とRb₂CO₃の間で逆転が認められた。粘性流動の活性化エネルギーはK₂CO₃において最小となった。このような現象を主として構成粒子間の自由空間の大きさと小さなカチオンによるアニオンの分極効果に関連して考察し、さらに他の典型的溶融塩との比較を行うことにより、溶融塩における粘性挙動を支配する因子について検討を加えた。

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溶融炭酸塩燃料電池の電解質として重要なLi₂CO₃-Na₂CO₃およびLi₂CO₃-K₂CO₃二成分系混合溶融塩の粘度を全組成範囲で測定した。低融点で高粘度の混合炭酸塩に対応するためにガス攪拌装置の導入と吊り線の交換によって精度の高い測定を実現した。等温粘度は両二成分系において下に凸の組成依存性を示した。粘度はLi₂CO₃において最も高く、Na₂CO₃あるいはK₂CO₃の増加と共に減少するが、高温では70∼80mol%で最小値を示す。この傾向はLi₂CO₃-K₂CO₃系で顕著である。活性化エネルギーはNa₂CO₃あるいはK₂CO₃の増加と共に単調に減少した。以上の結果と密度の挙動より、これらの二成分系は比較的単純な混合系であるが、混合による体積増加によって粘度の減少を示すものと考えた。溶融炭酸塩燃料電池の作動温度である923K付近の粘度は7∼9mPa·s程度である。

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