CN101005139A

CN101005139A - 多孔性碳电极基材及其制法

Info

Publication number: CN101005139A
Application number: CNA2006100009444A
Authority: CN
Inventors: 柯泽豪; 廖元楷; 刘璟翰; 洪铭谦
Original assignee: Feng Chia University
Current assignee: Feng Chia University
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-07-25

Abstract

本发明涉及一种多孔性碳电极基材，其具织造(woven)结构，且具以下性质组合：0.1至1.0毫米之厚度、0.7MPa或更高之挠曲强度、50％或更高之空孔率、及1.0Ω/sq或更低之表面电阻率。本发明另涉及一种提供多孔性碳电极基材之方法，其包括以下步骤：(a)提供一种氧化纤维布或经预碳化之氧化纤维布；(b)将该纤维布含浸于树脂材料中；(c)热压该含浸树脂材料之纤维布；及(d)碳化该经热压处理之纤维布。

Description

多孔性碳电极基材及其制法

技术领域

本发明涉及多孔性碳电极基材，尤其供固态高分子燃料电池或直接甲醇燃料电池用之电极基材，以及制造该多孔性碳电极基材之方法。

背景技术

与供磷酸型燃料电池使用之电极相比，供固态高分子燃料电池(solidpolymer fuel cell)或直接甲醇燃料电池(direct methanol fuel cell)用之多孔性碳电极必须有气体及液体扩散、透过性、导电性、强度、柔软性及电池组装时之耐久压缩强度等特性。此外，因应固态高分子燃料电池和直接甲醇燃料电池之小型化需求，其多孔性碳电极通常须做成薄板状或纸状，以减少电池整体之体积。

一般是以传统湿式造纸方法提供该供固态高分子燃料电池或直接甲醇燃料电池用之多孔性碳电极，先将短碳纤维经过抄纸工程，再含浸热硬化性树脂进行硬化处理(curing process)，然后进行高温碳化处理。其中，因采用抄纸技术，其于加工成纸浆之过程中不易分散碳纤维，故难以得到碳纤维均一分散之碳纤维纸，致使纤维间之空孔率过高，造成由之提供之电极导电性不良。此外，纤维分布不均亦造成厚度不均及导电性不均匀等问题。

针对上述问题，日本特开平7-142068(1995)号专利申请案，揭示掺混碳素缩绒纤维(carbonaceous milled fiber)以提供改良之多孔性碳电极基材。但是，该方法所提供之电极基材因厚度太厚，故于使用于固态高分子型燃料电池时，仍具缺乏柔软性之问题。日本特开平9-157052(1997)号专利申请案，揭示另一多孔性碳板及其制造方法，但所提供之电极仅具低密度，无法提供合意之导电性。

美国第6713034B2(2004)号专利则揭示另一供燃料电池用之多孔性碳电极基材及其制造方法。此专利是采用湿式造纸技术，先将短碳纤维在水中解纤，充分地分散后，再与做为黏着剂之聚乙烯醇(PVA)短纤维充分均匀地分散，再用薄板压出机进行抄纸，因而得到碳纤维纸。之后，以酚树脂浸渍该碳纤维纸，加压硬化该经浸渍之碳纤维纸，再于1600-2000℃之温度下进行碳化，最终制得具有多孔性之电极基材。但是，此方法所制成之电极基材仍具纤维排列、走向混乱，且易于垂直于纤维排列之方向上产生强度不足等问题，故不易控制由该纤维纸所制得多孔性碳电极基材之空孔性或透气度。

日本专利特开平11-185771号专利申请案，揭示使用短而细之碳纤维为造纸体，通过使用细直径纤维以降低电阻值。然而，由于该细直径纤维于加工成纸时不易分散，故难以得到碳纤维均一分散之碳纤维纸，因此，亦不易控制所制得多孔性碳电极基材之空孔性或透气度。

由上述说明可知，现有以碳纤维纸提供多孔性碳电极基材之技术，仍存在无法提供纤维均一分散之碳纤维纸之问题。

本发明即针对前述需求所为之研发成果，以相对简单之手段，提供具适宜空孔率、导电性、厚度、以及挠曲强度组合之多孔性碳电极基材，以用于燃料电池中。

发明内容

本发明之一目的是提供多孔性碳电极基材，其具织造(woven)结构，且具以下性质组合：0.1至1.0毫米之厚度、0.7MPa或更高之挠曲强度、50％或更高之空孔率、及1.0Ω/sq或更低之表面电阻率。

本发明之另一目的，是提供制造多孔性碳电极基材之方法，该方法包括下列步骤：

(a)提供一种纤维布，其为氧化纤维布或经预碳化之氧化纤维布；

(b)将该纤维布含浸于树脂材料中；

(c)热压该含浸树脂材料之纤维布；及

(d)碳化该经热压处理之纤维布。

本发明之又一目的，是提供另一制造多孔性碳电极基材之方法，该方法包括下列步骤：

(a)提供一种氧化纤维布；

(b)预碳化处理该氧化纤维布；

(c)将该经预碳化处理之氧化纤维布含浸于树脂材料中；

(d)热压该含浸树脂材料之纤维布；及

(e)碳化该经热压处理之纤维布。

本发明之详细技术及较佳实施方式，将描述于以下内容中，以供本发明所属领域具通常知识者据以明了本发明之特征。

具体实施方式

本发明多孔性碳电极基材具织造(woven)结构，其无公知以短纤维制得电极基材在垂直于纤维排列之方向上强度不足之问题，且具适宜之性质组合，而适用于固态高分子燃料电池或直接甲醇燃料电池。特定言之，本发明电极基材具以下性质组合：0.1至1.0毫米之厚度、0.7MPa或更高之挠曲强度、50％或更高之空孔率、及1.0Ω/sq或更低之表面电阻率。

本发明多孔性碳电极基材，可以包含以下步骤之方法制得：

(b)将该纤维布含浸于树脂材料中；

(c)热压该含浸树脂材料之纤维布，以硬化该树脂；及

(d)碳化该经热压处理之纤维布。

一般而言，适用于本发明方法之氧化纤维布具40或更高之限氧指数(Limiting Oxygen Index，L.O.I)。这些纤维布可通过举例言之，但不限于，热处理一由选自下列群组之纤维所组成之纤维布所提供：聚丙烯腈纤维(PAN纤维)、沥青纤维、酚醛纤维、纤维素纤维、及其组合。例如，可通过在空气中、于200℃至300℃之温度下加热PAN纤维布而提供该氧化纤维布。较佳地，该氧化纤维布是由目前市售作为防火隔热用之PAN纤维和酚醛纤维所制成具防火性质之纤维布所提供，尤以由PAN纤维所制成的氧化PAN纤维为佳。

适用于本发明之经预碳化氧化纤维布(pre-carbonized oxidized fabrics)是预碳化处理氧化纤维布而得，通常具55重量％或更高之碳含量，且其密度为1.5克/立方厘米或更高。举例言之，可以在真空下或如氮气、氦气、氩气、及其组合之惰性气体保护下、于600℃至3000℃之温度预碳化处理前述具40或更高限氧指数之氧化纤维布以提供该经预碳化氧化纤维布。较佳地，该预碳化处理是于无张力状态下进行，以使氧化纤维布产生自然收缩、减少纤维间之孔隙，以增加电传导率。

本发明方法所采用之纤维布厚度，较佳在0.1至1毫米范围内，以提供具适宜厚度之碳电极基材，符合燃料电池之小型化需求。若厚度在0.1毫米以下，则可能无法于厚度方向提供足够之强度；而若超过1毫米，则所提供电极基材于积层时之总厚度可能过大，无法符合实际需求。

为增加纤维布之纤维彼此间的结合、增加最终制品的挠曲强度，本发明方法是将该氧化纤维布或经预碳化处理之氧化纤维布含浸于树脂材料中，以通过该树脂于纤维间产生架桥。该树脂材料可为热固性型，亦可为热塑型树脂。举例言之，但不限于，可采用如酚醛树脂(phenolic resin)与呋喃树脂(furan resin)等热固型树脂，或如聚酰胺树脂(polyamide resin)与聚酰亚胺树脂(polyimide resin)之热塑型树脂。可将该树脂先溶于适宜溶剂中，以树脂溶液方式进行纤维布之含浸处理。举例言之，若采用酚醛树脂，则可先将该树脂溶于甲醇中，以甲醇溶液来进行树脂含浸处理。

氧化纤维布或预碳化氧化纤维布之树脂材料含有率，较佳为在0.001至50重量％之范围内，更佳为0.01至40重量％之范围，尤以0.02至30重量％为佳。由于树脂在碳化后其导电性不如纤维，因此，从所制成多孔性碳电极基材之导电性、及保持形状的观点来看，树脂材料的含有率最好在不低于0.02重量％，且不超过30重量％。前述树脂材料含量是指氧化纤维布或预碳化氧化纤维布于含浸树脂材料后、再经下述加压硬化处理后之树脂材料含量。

除黏着纤维布之纤维外，该树脂材料并可作为传导热之介质。特定言之，于下述碳化阶段中，(预碳化)氧化纤维会逐渐转变成碳纤维，树脂则大部分被分解挥发而留下空孔，从而增加最终制品之水及气体的透过性。

视需要地，可于含浸用树脂材料中含有导电物质，以增加最终制品之导电性。这些导电物质可为例如，但不限于，碳黑、乙炔黑(acetylene black)、石墨粉、碳素缩绒纤维(carbonaceous milled fiber)、各向同性石墨粉(isotropic graphite powder)、气相生长碳纤维、纳米碳管、中间相沥青粉末等。该导电物质之添加量较佳为占树脂材料总重量之0.1至50重量％，更佳为0.1至20重量％。若添加量低于0.1重量％，则其导电性改变之效果小，而若超过50重量％，则会造成成本的提高。

将纤维布含浸树脂材料，随后进行加热、加压之热压处理，以硬化树脂，且使树脂充分穿透纤维布而增加纤维间之结合。该热压处理较佳是以批式处理方式、于70℃至320℃之温度、1至200公斤/平方厘米之压力下、进行历时0.5分钟到12小时。采用10公斤/平方厘米或更高之热压压力，可使树脂于处理过程中充分流动、穿透纤维布，而控制在200公斤/平方厘米或较低之压力，则有助于使处理过程中自树脂所产生之气体释放出来。

本发明方法之碳化处理较佳是于1050℃至3000℃之温度进行。于碳化过程中，纤维及树脂均会进行化学结构的改变，纤维会转变成为碳纤维，而树脂则转变成一种具有碳结构的材料，因此会具有导电性。然如前述，树脂于碳化后之导电性仍不如(预碳化)氧化纤维所转变提供之碳纤维。一般而言，碳化处理的温度愈高，最终制品的导电性会愈好。

为避免纤维于碳化过程中灰化，该碳化处理较佳是于真空下、或在惰性气体保护下进行。举例言之，可采用选自下列群组之惰性气体以进行碳化处理：氮气、氦气、氩气、及其组合。视需要地，可如前述预碳化处理，于无张力状态下进行该碳化处理。

由上述说明可知，本发明多孔性碳电极基材，亦可以包含以下步骤之方法制得：

(a)提供一种氧化纤维布；

(b)预碳化处理该氧化纤维布；

(c)将该经预碳化处理之氧化纤维布含浸于树脂材料中；

(d)热压该含浸树脂材料之纤维布，以硬化该树脂；及

(e)碳化该经热压处理之纤维布。

其中，关于该氧化纤维布及树脂材料之选用，以及该预碳化处理、树脂含浸处理、热压处理、及碳化处理之操作，均如前述。

兹以下列具体实施方式以进一步例示说明本发明，其中，所采用之测试设备及方法分别如下：

A. 密度

设备：Accupyc 1330 Pycnometwr真密度计

方法：将烘干之样品倒入真密度之容器内，并秤取样品重量，于真密度计内通入高压氦气，待其达到平衡状态，利用理想状态气体方程式(PV＝nRT)即可算出样品之体积，而获得样品密度之平均值。

B.挠曲强度(Bending Strength，σ_b)

设备：骏彦精密机械股份有限公司制造之CY-6040A8强力试验机

方法：依据ASTM-D790试验法，采三点荷重方式。支撑点之距离(L)为30毫米，夹头速率为0.5毫米/分钟，测量加压楔(pressing wedge)自开始荷重至试样破裂为止之以公斤力(kgf)为单位的最大荷重P_max)。则以MPa为单位之挠曲强度σ_b可以下式计算而得：

σ_{b} = \frac{3 P_{\max} L}{2 b t^{2}}

其中，b为以毫米为单位之试样宽度，t为以毫米为单位之试样高度。

C.挠曲模数(Bending modulus，E_b)

E_{b} = (\frac{L^{3}}{4 b t^{3}}) (\frac{P}{δ})

P/δ为以应力(stress)为纵轴、应变(strain)为横轴所绘制S-S曲线图之曲线初始斜率。

D. 挠度(δ)

设备：骏彦精密机械股份有限公司制造之CY-6040A8强力试验机

方法：依据ASTM-D790试验法，采三点荷重方式。支撑点之距离(L)为30毫米，夹头速率为0.5毫米/分钟，测量加压楔(pressing wedge)自开始荷重至试样破裂为止所移动之距离，以测量挠度，单位为毫米。

E. 表面电阻

设备：使用Loresta GP Model MCP-T600表面电阻计

方法：依照JIS K 7194规范、采用四点探针测试，其标准尺寸80×50毫米、厚度20毫米以下。先将试片裁切适合尺寸，直接以电组计探针头测量其表面电阻值。表面电阻率：ρ_s＝V/I×RCF(V：表面上单位长度直流压降，单位为伏特，I：单位宽度流过之电流值，单位为安培，RCF：电阻率补正系数)。

F. 透气度

设备：Air Permeability Tester，型号TESTEST FX3300

方法：以测试面积为38平方厘米之试样，依据ASTM D737标准方法进行。

G 空孔率

方法：材料之空孔，可分为开放性空孔及封闭性空孔两种。此处所指，是开放性空孔。依据ASTM D-570试验法，将试样置于烘箱中，温度维持约50±3℃，烘干24小时。然后置于干燥皿中冷却，随后取出迅速称重，所得为W₁，然后置于去离子水中24小时，将其表面擦干后，立刻称重为W₂。开放性空孔率(％)＝[(W₂-W₁)/W₁]×100％。

实施例1

采用铨能碳素科技股份有限公司所生产的氧化纤维布，采平织方式，布厚为0.73毫米，经密度为21束/英寸，纬密度为21束/英寸，布重310克/平方米。将氧化纤维布浸泡在酚醛树脂含量为15重量％之甲醇溶液中(该酚醛树脂是由台湾长春人造公司生产，型号PF-650)，含浸后于70℃下烘干15分钟，接着于10公斤/平方厘米、170℃下加压热处理15分钟，使树脂完全硬化，提供树脂含有率为12.24重量％之纤维布。接着于1300℃、在氮气保护下碳化处理该纤维布，制成厚度为0.63毫米、具多孔性之碳电极基材，其物性测试结果均示于表一。如表一所示，所获得多孔性碳电极基材，其具优良之透气度、弯曲强度及导电性组合。

实施例2

如实施例1，但于热硬化后，在2500℃、氮气保护下碳化处理纤维布，且加热硬化后所得之纤维布之树脂含有率为11.1重量％。所得碳电极基材之物性测试结果如表一所示。如表一所示，本实施例于较高温度下进行碳化处理，所提供之碳电极基材除具良好透气度及空孔率以外，亦具较佳的导电性。

实施例3

如实施例1，但酚醛树脂甲醇溶液中之酚醛树脂含量为30重量％，加热硬化后所得之纤维布之树脂含有率为26.0重量％。此外，在氮气保护下于1300℃下碳化该含有树脂之纤维布。所得碳电极基材之物性测试结果示于表一。如表一所示，树脂含量的提高，有助于多孔性碳电极挠曲强度之提高，且其透气度及导电性亦属适宜。

实施例4

如实施例1，但所采用酚醛树脂之甲醇溶液另含占总重量15重量％之碳黑(碳黑为韩国Korea Steel Chemical公司制造，型号N-660)，加热硬化后所得之纤维布之树脂及碳黑之总含有率为11.9重量％。所得碳电极基材之物性测试结果示于表一。如表一所示，于树脂中添加碳黑，所获得之多孔性碳电极具有更好的挠曲强度及挠曲模数、且具良好之导电性及空孔率。

实施例5

如实施例1，但所采用酚醛树脂之甲醇溶液另含占总重量15重量％之中间相沥青粉末(MCMB)(中间相沥青粉末(MCMB)为中钢碳素化学公司生产，型号GCSMB)，加热硬化后所得之纤维布之树脂及MCMB之总含有率为10.9重量％所得碳电极基材之物性测试结果示于表一。如表一所示，由于添加了中间相沥青粉末，所制成之多孔性碳电极具有良好的挠度、挠曲强度及挠曲模数，同时具有良好的空孔率及导电性。

实施例6

如实施例1，但改变氧化纤维布规格。布的重量为475克/平方米，经密度为25束/英寸，纬密度为21束/英寸，氧化纤维布的厚度为0.84毫米。加热硬化后所得之纤维布之树脂含有率为12.0重量％。所制成之多孔性碳电极物性示于表一。如表一所示，所获得之多孔性碳电极具有良好的透气度及空孔率。

实施例7

如实施例1，但将酚醛树脂改为热可塑性树脂，采用BMI-H/DABPA聚酰亚胺树脂(美国Ciba-Geigy公司生产，型号5292)。加热硬化后所得之纤维布之树脂含有率为32.8重量％。所制成之多孔性碳电极物性示于表一。如表一所示，所获得之多孔性碳电极具有良好之挠曲强度、导电性、透气度及空孔率。

实施例8

如实施例1，但先将氧化纤维布在1000℃、氮气保护预碳化，制成预碳化氧化纤维布，其重量为275克/平方米、经密度为24束/英寸、纬密度为24束/英寸、密度为1.9085克/立方厘米、且含碳量为95.43重量％。另，加热硬化后所得之纤维布之树脂含有率为13.2重量％。所制成多孔性碳电极之物性示于表一。如表一所示，该多孔性碳电极具有良好之挠曲强度、挠曲模数、挠度、导电性及透气度。

实施例9

如实施例1，但先将氧化纤维布在1300℃、氮气保护下预碳化，制成预碳化氧化纤维布，其重量为235克/平方米、厚度为0.54毫米、经密度为25束/英寸、纬密度为24束/英寸、密度为1.5456克/立方厘米、且含碳量为95.57重量％。另，加热硬化后所得之纤维布之树脂含有率为12.9重量％。所制成多孔性碳电极之物性示于表一。如表一所示，该多孔性碳电极具有良好之挠曲强度，挠曲模数、导电性，挠度及透气度。

实施例10

如实施例1，但先将氧化纤维布在1000℃、氮气保护下预碳化，制成预碳化氧化纤维布，其重量为240克/平方米、经密度为24束/英寸、纬密度为24束/英寸、密度为1.9085克/立方厘米，且含碳量为95.43重量％。此外，所使用酚醛树脂之甲醇溶液的酚醛树脂含量为5重量％，且加热硬化后所得之纤维布之树脂含有率为6.8重量％。所制成多孔性碳电极之物性测试结果示于表一。如表一所示，该多孔性碳电极具有良好之挠曲强度、挠曲模数、挠度、导电性及透气度。

实施例11

如实施例1，但先将氧化纤维布放在高温炉内，以每分钟2℃由室温加热至1000℃，于氮气保护下进行预碳化，再以每分钟10℃冷却至室温；接着在氩气保护下，以每分钟10℃由室温加热至2500℃，再以每分钟10℃冷却至室温，制成预碳化氧化纤维布。该预碳化氧化纤维布之重量为230克/平方米、经密度为24束/英寸、纬密度为24束/英寸、密度为1.7702克/立方厘米、且含碳量为96.60重量％。此外，所使用酚醛树脂之甲醇溶液的酚醛树脂含量为5重量％，且加热硬化后所得之纤维布之树脂含有率为7.3重量％。所制成多孔性碳电极之物性测试结果示于表一。如表一所示，所制成之多孔性碳电极具有非常良好的韧性，因而无法测试其挠曲强度、挠曲模数、挠度；同时具有良好的导电性及透气度。

比较实施例1

如实施例1，但于600℃、氮气保护下进行碳化。加热硬化后所得之纤维布之树脂含有率为12.9重量％，且碳化后所得多孔性碳电极之物性测试结果如表一所示，其透气度及导电性均不佳。

比较实施例2

如实施例1，但于1000℃、氮气保护下进行碳化。加热硬化后所得之纤维布之树脂含有率为11.5重量％，且碳化后所得多孔性碳电极之物性测试结果如表一所示，其导电性仍不佳。

比较实施例3

如实施例1，但以厚1.5毫米、重量为330克/平方米之氧化纤维毡取代氧化纤维布，该氧化纤维毡以直径为13至15微米、长度为65毫米之聚丙烯腈(PAN)是氧化纤维短纤维(oxidized PAN fiber，日本Toho Rayon公司生产，其限氧指数为50至60)，利用轧针的方式所制成。加热硬化后所得之纤维布之树脂含有率为3.2重量％，且碳化后所得多孔性碳电极之物性测试结果如表一所示，其透气性不佳。

表一碳电极之物性表

	厚度(mm)	密度(g/cm³)	挠曲强度(MPa)	挠曲模数(MPa)	挠度(mm)	表面电阻率^a(Ω/sq)	透气度(cm³/cm²/s)	空孔率(％)
	厚度(mm)	密度(g/cm³)	挠曲强度(MPa)	挠曲模数(MPa)	挠度(mm)	表面电阻率^a(Ω/sq)	透气度(cm³/cm²/s)	空孔率(％)	实施例1	0.63	1.6087	1.68	22.19	1.71	0.3546	78.9	81.15
实施例2	0.59	1.5286	0.79	31.27	0.48	0.2219	79.6	73.58	实施例1	0.63	1.6087	1.68	22.19	1.71	0.3546	78.9	81.15
实施例2	0.59	1.5286	0.79	31.27	0.48	0.2219	79.6	73.58	实施例3	0.81	1.7262	2.18	16.15	2.73	0.2456	59.1	80.17
实施例4	0.70	1.5784	2.29	42.64	1.34	0.3231	29.0	51.24	实施例3	0.81	1.7262	2.18	16.15	2.73	0.2456	59.1	80.17
实施例4	0.70	1.5784	2.29	42.64	1.34	0.3231	29.0	51.24	实施例5	0.52	1.6434	10.27	82.29	4.28	0.2590	16.5	71.53
实施例6	0.68	1.5641	1.16	20.30	1.43	0.8590	61.7	86.20	实施例5	0.52	1.6434	10.27	82.29	4.28	0.2590	16.5	71.53
实施例6	0.68	1.5641	1.16	20.30	1.43	0.8590	61.7	86.20	实施例7	0.76	1.5139	2.19	20.42	2.07	0.3610	79.0	82.44
实施例8	0.51	1.6678	9.68	78.03	5.86	0.2388	23.6	96.85	实施例7	0.76	1.5139	2.19	20.42	2.07	0.3610	79.0	82.44
实施例8	0.51	1.6678	9.68	78.03	5.86	0.2388	23.6	96.85	实施例9	0.55	1.4255	9.52	70.63	5.29	0.3824	19.0	63.30
实施例10	0.49	1.4668	13.92	151	5.57	0.2650	42.5	51.20	实施例9	0.55	1.4255	9.52	70.63	5.29	0.3824	19.0	63.30
实施例10	0.49	1.4668	13.92	151	5.57	0.2650	42.5	51.20	实施例11	0.42	1.4988	*	*	*	0.2437	47.4	60.30
比较例1	0.54	1.8775	2.26	24.70	2.34	4506000	22.7	55.80	实施例11	0.42	1.4988	*	*	*	0.2437	47.4	60.30
比较例1	0.54	1.8775	2.26	24.70	2.34	4506000	22.7	55.80	比较例2	0.59	1.4374	2.21	29.07	1.86	5.0020	65.3	89.96
比较例3	0.67	1.8842	9.24	291.44	2.11	0.2910	9.3	62.23	比较例2	0.59	1.4374	2.21	29.07	1.86	5.0020	65.3	89.96

注a、表面电阻率(surface resistivity，又称“片电阻值”或“表面抵抗率”，Ω/sq、Ω/□)：表面上单位长度直流压降与单位宽度流过电流之比，与所测量正方形之大小无关。

b、实施例11中之挠曲强度、挠曲模数、及挠度因试样极为强韧，其在测试过程中并无破断现象，因而无法进行测试。

如上述实施例所示，以本发明制造方法所制成之多孔性碳电极，其具适宜之透气度、空孔率、挠曲度及表面电阻之组合，且无由短碳纤维所提供多孔性碳电极之导电性不平均之问题。

上述之具体实施例是用来详细说明本发明之目的、特征、效果及功效，对于所属技术领域的技术人员而言，根据上述说明，可能对该具体实施例作部分变更及修改，而不脱离本发明之精神范畴。

Claims

1.一种多孔性碳电极基材，其特征是具织造结构，且具以下性质组合：0.1至1.0毫米之厚度、0.7MPa或更高之挠曲强度、50％或更高之空孔率、及1.0Ω/sq或更低之表面电阻率。

2.根据权利要求1所述之多孔性碳电极基板，其特征是用于固态高分子燃料电池或直接甲醇燃料电池。

3.一种制造权利要求1所述之多孔性碳电极基板之方法，其特征是包括下列步骤：

(b)将该纤维布含浸于树脂材料中；

(c)热压该含浸树脂材料之纤维布；及

(d)碳化该经热压处理之纤维布。

4.根据权利要求3所述之方法，其特征是步骤(a)之纤维布是氧化纤维布。

5.根据权利要求3所述之方法，其特征是步骤(a)之纤维布是氧化纤维布，且于进行步骤(b)之前，先于600℃至3000℃之温度下对该氧化纤维布进行预碳化处理。

6.根据权利要求4或5所述之方法，其特征是该氧化纤维布是具40或更高之限氧指数。

7.根据权利要求4或5所述之方法，其特征是该氧化纤维布是由热处理以选自下列群组之纤维所构成之纤维布所提供：聚丙烯腈纤维纤维、沥青纤维、酚醛纤维、纤维素纤维、及其组合。

8.根据权利要求3所述之方法，其特征是步骤(a)之纤维布是经预碳化之氧化纤维布，其碳含量为55重量％或更高，且密度为1.5克/立方厘米以上。

9.根据权利要求3所述之方法，其特征是步骤(b)之树脂材料含选自下列群组之树脂：酚醛树脂、呋喃树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、及其组合。

10.根据权利要求9所述之方法，其特征是该树脂材料另含占该树脂材料总重0.1至50重量％之导电物质。

11.根据权利要求10所述之方法，其特征是该导电物质选自下列群组：碳黑、乙炔黑、石墨粉、碳素缩绒纤维、各向同性石墨粉、气相生长碳纤维、纳米碳管、中间相沥青粉末、及其组合。

12.根据权利要求3所述之方法，其特征是步骤(c)之热压处理是于70℃至320℃之温度、1至200公斤/平方厘米之压力下进行。

13.根据权利要求3所述之方法，其特征是步骤(c)所得纤维布之树脂含有率为0.01至40重量％。

14.根据权利要求3所述之方法，其特征是步骤(d)之碳化处理是于1050℃至3000℃之温度下进行。

15.根据权利要求14所述之方法，其特征是该碳化处理是于真空或保护性气体存在下进行，该保护性气体选自下列群组：氮气、氦气、氩气、及其组合。