JP2002275676A - 多孔質導電板 - Google Patents
多孔質導電板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体高分子型水電解槽の給電体又は固体高分
子型燃料電池の集電体として使用される多孔質導電板の
成形性を高める。プラズマ溶射のようなコーティングを
行わずに、表面を平滑化する。製造工程を簡略化し、経
済性を高める。 【解決手段】 球状ガスアトマイズチタン粉末１を焼結
容器２に充填し、真空焼結して、多孔質導電板となす。
子型燃料電池の集電体として使用される多孔質導電板の
成形性を高める。プラズマ溶射のようなコーティングを
行わずに、表面を平滑化する。製造工程を簡略化し、経
済性を高める。 【解決手段】 球状ガスアトマイズチタン粉末１を焼結
容器２に充填し、真空焼結して、多孔質導電板となす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型水電
解槽における給電体又は固体高分子型燃料電池における
集電体として使用される多孔質導電板に関し、特に、チ
タン焼結体からなる多孔質導電板に関する。
解槽における給電体又は固体高分子型燃料電池における
集電体として使用される多孔質導電板に関し、特に、チ
タン焼結体からなる多孔質導電板に関する。
【０００２】
【従来の技術】高分子電解質膜を用いて水素及び酸素を
製造する水電解セルは、いわゆるフィルタープレス型に
構成されている。具体的に説明すると、高分子電解質膜
の両面に触媒層を接合して構成された膜電極接合体の両
面側に給電体を配置してユニットを構成し、このユニッ
トを多数積層して、その両端側に電極を設けた構成が一
般に採用されている。
製造する水電解セルは、いわゆるフィルタープレス型に
構成されている。具体的に説明すると、高分子電解質膜
の両面に触媒層を接合して構成された膜電極接合体の両
面側に給電体を配置してユニットを構成し、このユニッ
トを多数積層して、その両端側に電極を設けた構成が一
般に採用されている。
【０００３】ここにおける給電体は、多孔質の導電板か
らなり、隣接する膜電極接合体に密に接して配置され
る。給電体として多孔質の導電板を使用するのは、電流
を通す必要があること、水電解反応のために水を供給す
る必要があること、水電解反応で生じたガスを速やかに
排出する必要があることなどによる。
らなり、隣接する膜電極接合体に密に接して配置され
る。給電体として多孔質の導電板を使用するのは、電流
を通す必要があること、水電解反応のために水を供給す
る必要があること、水電解反応で生じたガスを速やかに
排出する必要があることなどによる。
【０００４】また、高分子電解質膜を用いた燃料電池の
構造も水電解槽のそれと全く同じであり、膜電極接合体
の両面側には多孔質の導電板が配置されている。燃料電
池の場合は、水素を燃料として電力を得ることから、こ
の多孔質導電板は集電板と呼ばれている。
構造も水電解槽のそれと全く同じであり、膜電極接合体
の両面側には多孔質の導電板が配置されている。燃料電
池の場合は、水素を燃料として電力を得ることから、こ
の多孔質導電板は集電板と呼ばれている。
【０００５】このような固体高分子型水電解槽における
給電体又は固体高分子型燃料電池における集電体として
使用される多孔質導電板に関しては、酸化性雰囲気で使
用できる特性も必要なため、カーボンと共にチタン材が
検討されており、チタン材のなかでも特に焼結体が、表
面が平滑で、隣接する膜電極接合体を損傷させ難いこと
や適正な空隙率を得やすいことなどから注目されてい
る。
給電体又は固体高分子型燃料電池における集電体として
使用される多孔質導電板に関しては、酸化性雰囲気で使
用できる特性も必要なため、カーボンと共にチタン材が
検討されており、チタン材のなかでも特に焼結体が、表
面が平滑で、隣接する膜電極接合体を損傷させ難いこと
や適正な空隙率を得やすいことなどから注目されてい
る。
【０００６】そして、チタン焼結体からなる多孔質導電
板としては、スポンジチタンの破砕粉末やスポンジチタ
ンを水素化脱水素により粉砕して製造された粉末を焼結
したチタン粉末焼結板と、チタン繊維を圧縮成形して焼
結したチタン繊維焼結板とがあり、チタン繊維焼結板の
表面に更に金属チタンのプラズマ溶射層を形成したもの
も、特開平１１−３０２８９１号公報により提示されて
いる。
板としては、スポンジチタンの破砕粉末やスポンジチタ
ンを水素化脱水素により粉砕して製造された粉末を焼結
したチタン粉末焼結板と、チタン繊維を圧縮成形して焼
結したチタン繊維焼結板とがあり、チタン繊維焼結板の
表面に更に金属チタンのプラズマ溶射層を形成したもの
も、特開平１１−３０２８９１号公報により提示されて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来のチタン焼結体からなる多孔質導電板には、次の
ような問題がある。
の従来のチタン焼結体からなる多孔質導電板には、次の
ような問題がある。
【０００８】チタン粉末焼結体は、表面が平滑で、隣接
する膜電極接合体を損傷させない利点があるものの、プ
レス成形性が悪く、割れやすいため、薄型で大面積のも
のを製造できないという致命的な制約がある。一方、チ
タン繊維焼結板は、成形性が良好で、薄型で大面積のも
のを製造できるが、表面に鋭角の起伏があり、繊維間の
間隔も大きい。このため、隣接する膜電極接合体に圧接
した場合に膜電極接合体を損傷させる危険性が高い。ま
た、膜電極接合体との接触抵抗が増加する問題がある。
する膜電極接合体を損傷させない利点があるものの、プ
レス成形性が悪く、割れやすいため、薄型で大面積のも
のを製造できないという致命的な制約がある。一方、チ
タン繊維焼結板は、成形性が良好で、薄型で大面積のも
のを製造できるが、表面に鋭角の起伏があり、繊維間の
間隔も大きい。このため、隣接する膜電極接合体に圧接
した場合に膜電極接合体を損傷させる危険性が高い。ま
た、膜電極接合体との接触抵抗が増加する問題がある。
【０００９】これらに対し、特開平１１−３０２８９１
号公報により提示されたチタン繊維焼結板は、チタン繊
維焼結板の表面に金属チタンのプラズマ溶射層を形成す
ることにより、チタン繊維焼結板で問題となる表面の鋭
角の起伏や大きな繊維間隔を解消したものであり、成形
性及び膜電極接合体との接触性の両方に共に優れたもの
と言える。
号公報により提示されたチタン繊維焼結板は、チタン繊
維焼結板の表面に金属チタンのプラズマ溶射層を形成す
ることにより、チタン繊維焼結板で問題となる表面の鋭
角の起伏や大きな繊維間隔を解消したものであり、成形
性及び膜電極接合体との接触性の両方に共に優れたもの
と言える。
【００１０】しかし、プラズマ溶射に余分のコストがか
かる上に、チタン繊維焼結板とその表面のプラズマ溶射
層とでは、空隙率及びチタン材の形状が異なるため、両
者の接合界面で電気抵抗が増大し、多孔質導電板として
の電気抵抗が見掛けの空隙率以上に高くなる。その結
果、例えば１〜３Ａ／ｃｍ2 の高電流密度で用いる水電
解セルにおいては、大きな損失電圧を生じることにな
る。また、このような損失電圧が燃料電池でも容易に許
されるはずのないことは言うまでもない。
かる上に、チタン繊維焼結板とその表面のプラズマ溶射
層とでは、空隙率及びチタン材の形状が異なるため、両
者の接合界面で電気抵抗が増大し、多孔質導電板として
の電気抵抗が見掛けの空隙率以上に高くなる。その結
果、例えば１〜３Ａ／ｃｍ2 の高電流密度で用いる水電
解セルにおいては、大きな損失電圧を生じることにな
る。また、このような損失電圧が燃料電池でも容易に許
されるはずのないことは言うまでもない。
【００１１】更に、接合界面での空隙率の大きな変化
は、通液性や通気性にも悪影響を及ぼすことが懸念され
る。
は、通液性や通気性にも悪影響を及ぼすことが懸念され
る。
【００１２】本発明の目的は、成形性に優れるのは勿論
のこと、プラズマ溶射のようなコーティングを行わずと
も、表面の平滑性に優れ、更には製造が容易で経済性に
も優れる多孔質導電板を提供することにある。
のこと、プラズマ溶射のようなコーティングを行わずと
も、表面の平滑性に優れ、更には製造が容易で経済性に
も優れる多孔質導電板を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、球状ガスアトマイズチタン粉末に注
目した。球状ガスアトマイズチタン粉末とは、ガスアト
マイズ法により製造されたチタン又はチタン合金の粉末
であり、個々の粒子は、チタン又はチタン合金の溶融飛
沫が飛散中に凝固してできたものであるから、表面が滑
らかな球形をしている。また、粒径は例えば平均で１０
０μｍ以下と非常に微細にできる。
に、本発明者らは、球状ガスアトマイズチタン粉末に注
目した。球状ガスアトマイズチタン粉末とは、ガスアト
マイズ法により製造されたチタン又はチタン合金の粉末
であり、個々の粒子は、チタン又はチタン合金の溶融飛
沫が飛散中に凝固してできたものであるから、表面が滑
らかな球形をしている。また、粒径は例えば平均で１０
０μｍ以下と非常に微細にできる。
【００１４】ちなみに、スポンジチタンの破砕や水素化
脱水素により製造されたチタン粉末の粒子形状は不定形
である。また、球状チタン粉末は回転電極法によっても
製造可能であるが、得られる平均粒度は一般に４００μ
ｍ以上である。
脱水素により製造されたチタン粉末の粒子形状は不定形
である。また、球状チタン粉末は回転電極法によっても
製造可能であるが、得られる平均粒度は一般に４００μ
ｍ以上である。
【００１５】本発明者らは、このような特徴を有する球
状ガスアトマイズチタン粉末を用いて、固体高分子型水
電解槽における給電体や固体高分子型燃料電池における
集電体を想定した焼結板を試験的に製造し、その特性等
を評価した。その結果、以下のことが明らかになった。
状ガスアトマイズチタン粉末を用いて、固体高分子型水
電解槽における給電体や固体高分子型燃料電池における
集電体を想定した焼結板を試験的に製造し、その特性等
を評価した。その結果、以下のことが明らかになった。
【００１６】球状ガスアトマイズチタン粉末は流動性に
優れ、焼結容器内に投入すると、加圧なしでも十分な密
度に充填される。そして、これを焼結すると、薄型大
面積の場合も十分な機械的強度が確保される。給電体
や集電体として好ましい空隙率が、格別の操作なしで簡
単に得られる。表面は平滑性が高く、プラズマ溶射等
によるコーティングを行うわずとも、隣接する膜電極接
合体に密着し且つ膜電極接合体を損傷させるおそれがな
い。従って、接合界面での抵抗増大による損失電圧も、
また通液性や通気性への悪影響も回避される。
優れ、焼結容器内に投入すると、加圧なしでも十分な密
度に充填される。そして、これを焼結すると、薄型大
面積の場合も十分な機械的強度が確保される。給電体
や集電体として好ましい空隙率が、格別の操作なしで簡
単に得られる。表面は平滑性が高く、プラズマ溶射等
によるコーティングを行うわずとも、隣接する膜電極接
合体に密着し且つ膜電極接合体を損傷させるおそれがな
い。従って、接合界面での抵抗増大による損失電圧も、
また通液性や通気性への悪影響も回避される。
【００１７】即ち、球状ガスアトマイズチタン粉末を用
いた焼結体は、製造過程で加圧さえも行わず、また製造
後に表面コートを行わずとも、固体高分子型水電解槽に
おける給電体又は固体高分子型燃料電池における集電体
として、性能及び経済性の両面から極めて優れた適性を
示すものとなる。
いた焼結体は、製造過程で加圧さえも行わず、また製造
後に表面コートを行わずとも、固体高分子型水電解槽に
おける給電体又は固体高分子型燃料電池における集電体
として、性能及び経済性の両面から極めて優れた適性を
示すものとなる。
【００１８】本発明の多孔質導電板は、かかる知見に基
づいて開発されたもので、固体高分子型水電解槽におけ
る給電体又は固体高分子型燃料電池における集電体とし
て使用される多孔質導電板であって、球状ガスアトマイ
ズチタン粉末の焼結体から構成されるものである。
づいて開発されたもので、固体高分子型水電解槽におけ
る給電体又は固体高分子型燃料電池における集電体とし
て使用される多孔質導電板であって、球状ガスアトマイ
ズチタン粉末の焼結体から構成されるものである。
【００１９】球状ガスアトマイズチタン粉末としては、
例えば粒径範囲によって区分された次の３種類が市販さ
れている。即ち、４５μｍ以下の細粒、４５〜１５０μ
ｍの粗粒、更に粗い１５０μｍ以上の３種類であり、平
均粒径は細粒で約２５μｍ、粗粒で約８０μｍである。
例えば粒径範囲によって区分された次の３種類が市販さ
れている。即ち、４５μｍ以下の細粒、４５〜１５０μ
ｍの粗粒、更に粗い１５０μｍ以上の３種類であり、平
均粒径は細粒で約２５μｍ、粗粒で約８０μｍである。
【００２０】本発明の多孔質導電板に使用される球状ガ
スアトマイズチタン粉末の粒径は、特に限定せず、上述
の市販品レベルで何ら問題はないが、ガスアトマイズ法
と言えども極端な細粒を歩留りよく工業的に生産するこ
とは困難である。また、粗粒の場合は、薄型の多孔質体
を製造した場合に多孔質体の厚みに対するチタン粉末間
の接触点数が少なくなるために強度不足が懸念される。
よって、粒径は平均で１０〜１５０μｍが好ましい。
スアトマイズチタン粉末の粒径は、特に限定せず、上述
の市販品レベルで何ら問題はないが、ガスアトマイズ法
と言えども極端な細粒を歩留りよく工業的に生産するこ
とは困難である。また、粗粒の場合は、薄型の多孔質体
を製造した場合に多孔質体の厚みに対するチタン粉末間
の接触点数が少なくなるために強度不足が懸念される。
よって、粒径は平均で１０〜１５０μｍが好ましい。
【００２１】多孔質導電板の空隙率については、球状ガ
スアトマイズチタン粉末として市販品を使用し、且つ充
填時や焼結時に加圧を行わずとも、３５〜５５％の空隙
率が得られる。本発明者らによる調査によれば、この空
隙率は、チタン粉末焼結体からなる多孔質導電板では電
気的・機械的特性等の面から好ましいものである。な
お、充填時や焼結時に加圧を行ったり、焼結条件の選択
によっては、空隙率を３５％以下に調整することも可能
である。
スアトマイズチタン粉末として市販品を使用し、且つ充
填時や焼結時に加圧を行わずとも、３５〜５５％の空隙
率が得られる。本発明者らによる調査によれば、この空
隙率は、チタン粉末焼結体からなる多孔質導電板では電
気的・機械的特性等の面から好ましいものである。な
お、充填時や焼結時に加圧を行ったり、焼結条件の選択
によっては、空隙率を３５％以下に調整することも可能
である。
【００２２】この空隙率は、焼結温度の調節、粒径の選
択、加圧等により制御可能である。一般的な傾向とし
て、焼結温度が高くなると、接触面積が増大することか
ら、空隙率が低下する。同様に、粒径が小さくなった場
合も、接触面積が増大することから、空隙率が低下する
傾向となる。また、充填時や焼結時に加圧を行えば、空
隙率は低下する。また、多孔質導電板の板厚に対して粒
径が大きくなると、空隙率が増大する傾向となる。これ
らの組み合わせにより、空隙率は比較的広い範囲で任意
に制御される。なお、空隙率の極端な低減や増大は、反
応における水やガスの受給効率の悪化や多孔質導電板の
強度不足の原因になる。
択、加圧等により制御可能である。一般的な傾向とし
て、焼結温度が高くなると、接触面積が増大することか
ら、空隙率が低下する。同様に、粒径が小さくなった場
合も、接触面積が増大することから、空隙率が低下する
傾向となる。また、充填時や焼結時に加圧を行えば、空
隙率は低下する。また、多孔質導電板の板厚に対して粒
径が大きくなると、空隙率が増大する傾向となる。これ
らの組み合わせにより、空隙率は比較的広い範囲で任意
に制御される。なお、空隙率の極端な低減や増大は、反
応における水やガスの受給効率の悪化や多孔質導電板の
強度不足の原因になる。
【００２３】多孔質導電板の寸法は、製造される給電体
や集電体の寸法に応じて適宜選択される。
や集電体の寸法に応じて適宜選択される。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１〜図３は球状ガスアトマイズ粉
末の充填形態を示す断面図である。
施形態を説明する。図１〜図３は球状ガスアトマイズ粉
末の充填形態を示す断面図である。
【００２５】まず、図１に示すように、所定粒径の球状
ガスアトマイズチタン粉末１を高密度アルミナ製の焼結
容器２に無加圧で充填する。焼結容器２の内形は、製造
すべき多孔質導電板の形状に対応する薄板形状である。
次いで、焼結容器２内に充填された球状ガスアトマイズ
チタン粉末１を無加圧で真空焼結する。
ガスアトマイズチタン粉末１を高密度アルミナ製の焼結
容器２に無加圧で充填する。焼結容器２の内形は、製造
すべき多孔質導電板の形状に対応する薄板形状である。
次いで、焼結容器２内に充填された球状ガスアトマイズ
チタン粉末１を無加圧で真空焼結する。
【００２６】焼結温度は、チタンの融点よりはるかに低
い８５０〜１２００℃が好ましい。焼結温度が８５０℃
未満の場合は、十分な焼結が行われない。１２００℃を
超えると、無加圧の場合でも、焼結部分が個々の粒子同
士の接触部にとどまらず、粒子同士が溶け合うため、適
正な空隙率を確保できなくなるおそれがある。
い８５０〜１２００℃が好ましい。焼結温度が８５０℃
未満の場合は、十分な焼結が行われない。１２００℃を
超えると、無加圧の場合でも、焼結部分が個々の粒子同
士の接触部にとどまらず、粒子同士が溶け合うため、適
正な空隙率を確保できなくなるおそれがある。
【００２７】このような方法で５０ｍｍ角×１ｍｍ厚、
０．５ｍｍ厚、０．２ｍｍ厚の寸法をもつ３種類の多孔
質導電板を、本発明の実施例として製造した。
０．５ｍｍ厚、０．２ｍｍ厚の寸法をもつ３種類の多孔
質導電板を、本発明の実施例として製造した。
【００２８】球状ガスアトマイズチタン粉末は、前述し
た市販品で、１ｍｍ厚及び０．５ｍｍ厚のものでは粗粒
（４５〜１５０μｍ）を使用し、０．２ｍｍ厚のもので
は細粒（４５μｍ以下）を使用した。真空焼結での真空
度は７×１０-3Ｐａ、焼結温度は粗粒に対しては約１０
００℃、細粒に対しては約９００℃とした。また、温度
保持時間は、粗粒、細粒とも約１５分間とした。製造さ
れた多孔質導電板の空隙率はいずれも約４５％であっ
た。
た市販品で、１ｍｍ厚及び０．５ｍｍ厚のものでは粗粒
（４５〜１５０μｍ）を使用し、０．２ｍｍ厚のもので
は細粒（４５μｍ以下）を使用した。真空焼結での真空
度は７×１０-3Ｐａ、焼結温度は粗粒に対しては約１０
００℃、細粒に対しては約９００℃とした。また、温度
保持時間は、粗粒、細粒とも約１５分間とした。製造さ
れた多孔質導電板の空隙率はいずれも約４５％であっ
た。
【００２９】製造された多孔質導電板の電気抵抗を４端
子法で測定したところ、１ｍｍ厚のもので１０ｍΩ、
０．５ｍｍ厚のもので１５ｍΩとなり、０．２ｍｍ厚の
ものでは細粒の使用により１２ｍΩとなった。性状につ
いては、球状ガスアトマイズチタン粉末が焼結容器の底
部上面に沿って揃うことにより、表面が平坦化された。
また、球状ガスアトマイズチタン粉末の流動性の良さか
ら、多孔質導電板全体で比較的均一な空隙率が得られ
た。
子法で測定したところ、１ｍｍ厚のもので１０ｍΩ、
０．５ｍｍ厚のもので１５ｍΩとなり、０．２ｍｍ厚の
ものでは細粒の使用により１２ｍΩとなった。性状につ
いては、球状ガスアトマイズチタン粉末が焼結容器の底
部上面に沿って揃うことにより、表面が平坦化された。
また、球状ガスアトマイズチタン粉末の流動性の良さか
ら、多孔質導電板全体で比較的均一な空隙率が得られ
た。
【００３０】比較のために、水素化脱水素チタン粉末の
市販品（粒径範囲５０〜１５０μｍ、平均粒径１００μ
ｍ）を焼結して、５０ｍｍ角×１ｍｍ厚、０．５ｍｍ厚
で空隙率が４５％の多孔質導電板を製造した。４５％の
空隙率を得るためにプレスによる成形を必要とした。電
気抵抗は実施例と同等であったが、強度が不十分であっ
た。これは、不規則形状粒子を使用しているために、チ
タン粉末同士の結合が均一に行われていないことが原因
と推定される。それが、多孔質導電板全体での空隙率の
バラツキに現れている。
市販品（粒径範囲５０〜１５０μｍ、平均粒径１００μ
ｍ）を焼結して、５０ｍｍ角×１ｍｍ厚、０．５ｍｍ厚
で空隙率が４５％の多孔質導電板を製造した。４５％の
空隙率を得るためにプレスによる成形を必要とした。電
気抵抗は実施例と同等であったが、強度が不十分であっ
た。これは、不規則形状粒子を使用しているために、チ
タン粉末同士の結合が均一に行われていないことが原因
と推定される。それが、多孔質導電板全体での空隙率の
バラツキに現れている。
【００３１】一方、チタン繊維焼結板の市販品（厚み
０．８ｍｍ）は、空隙率が６０％と大きく、電気抵抗は
３０ｍΩと高抵抗であった。強度は十分であったが、表
面は膜電極接合体に圧接させることができない程度に微
細な尖りがあった。このチタン繊維焼結体の片側の表面
に、前記市販の球状ガスアトマイズチタン粉末をアルゴ
ンガス中で０．２ｍｍの厚みにプラズマ溶射して、全体
の厚みを１ｍｍとした。全体の空隙率は４５％となり、
表面は平坦化されたが、電気抵抗は２０ｍΩと依然大き
く、実施例の２倍であった。
０．８ｍｍ）は、空隙率が６０％と大きく、電気抵抗は
３０ｍΩと高抵抗であった。強度は十分であったが、表
面は膜電極接合体に圧接させることができない程度に微
細な尖りがあった。このチタン繊維焼結体の片側の表面
に、前記市販の球状ガスアトマイズチタン粉末をアルゴ
ンガス中で０．２ｍｍの厚みにプラズマ溶射して、全体
の厚みを１ｍｍとした。全体の空隙率は４５％となり、
表面は平坦化されたが、電気抵抗は２０ｍΩと依然大き
く、実施例の２倍であった。
【００３２】前記実施例では、粗粒に対する焼結温度を
約１０００℃としたが、この焼結温度を１１００℃とす
れば空隙率は約４０％に低下した。また、焼結温度を９
００℃とすれば空隙率は約５０％に増大した。いずれの
多孔質導電板も、高強度で表面の平滑性に優れ、且つ低
抵抗であった。
約１０００℃としたが、この焼結温度を１１００℃とす
れば空隙率は約４０％に低下した。また、焼結温度を９
００℃とすれば空隙率は約５０％に増大した。いずれの
多孔質導電板も、高強度で表面の平滑性に優れ、且つ低
抵抗であった。
【００３３】表面の平滑性を更に高める方法としては、
例えば、球状ガスアトマイズチタン粉末を、振動を付与
しながら必要寸法の焼結容器に充填する方法がある。こ
の振動充填によると、図２に示すように、焼結容器２の
底部上面に接する表面だけでなく、開口側の表面の平滑
性が向上し、空隙率の更なる均一化も図られる。また、
図３に示すように、焼結容器２を、内側の板状空間が縦
向きとなるように構成するのも有効である。内側の板状
空間が縦向きになると、充填された球状ガスアトマイズ
チタン粉末１が両側の側面から自重による板厚方向の荷
重を受け、両表面の平滑性が向上する。いずれの方法で
も、充填率が増大することによる空隙率の低減を伴い、
両者を併用することも可能である。
例えば、球状ガスアトマイズチタン粉末を、振動を付与
しながら必要寸法の焼結容器に充填する方法がある。こ
の振動充填によると、図２に示すように、焼結容器２の
底部上面に接する表面だけでなく、開口側の表面の平滑
性が向上し、空隙率の更なる均一化も図られる。また、
図３に示すように、焼結容器２を、内側の板状空間が縦
向きとなるように構成するのも有効である。内側の板状
空間が縦向きになると、充填された球状ガスアトマイズ
チタン粉末１が両側の側面から自重による板厚方向の荷
重を受け、両表面の平滑性が向上する。いずれの方法で
も、充填率が増大することによる空隙率の低減を伴い、
両者を併用することも可能である。
【００３４】成形方法としては、自然充填・真空焼結の
他、球状ガスアトマイズチタン粉末をバインダに混練し
たものを、ドクターブレード法、射出成形法、押し出し
法等でグリーン体を成形し、その後、バインダを除去し
て焼結してもよい。焼結後の多孔質導電板を圧延した
り、グリーン体を圧延して表面の更なる平滑化や空隙率
の調整を行うことも可能である。また、球状ガスアトマ
イズチタン粉末の粒度分布を小さくすることも表面の平
滑化に有効である。
他、球状ガスアトマイズチタン粉末をバインダに混練し
たものを、ドクターブレード法、射出成形法、押し出し
法等でグリーン体を成形し、その後、バインダを除去し
て焼結してもよい。焼結後の多孔質導電板を圧延した
り、グリーン体を圧延して表面の更なる平滑化や空隙率
の調整を行うことも可能である。また、球状ガスアトマ
イズチタン粉末の粒度分布を小さくすることも表面の平
滑化に有効である。
【００３５】
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明の多孔質
導電板は、球状ガスアトマイズチタン粉末の焼結体によ
り構成されることにより、成形性に優れるので、薄型大
面積の製品を簡単に製造できる。プラズマ溶射のような
コーティングを行わずとも、表面の平滑性に優れるの
で、電気抵抗の増大を伴うことなく、膜電極接合体に対
する保護性及び接触性を改善でき、経済性にも優れる。
これらにより、高性能な給電体や集電体を安価に提供で
きる。
導電板は、球状ガスアトマイズチタン粉末の焼結体によ
り構成されることにより、成形性に優れるので、薄型大
面積の製品を簡単に製造できる。プラズマ溶射のような
コーティングを行わずとも、表面の平滑性に優れるの
で、電気抵抗の増大を伴うことなく、膜電極接合体に対
する保護性及び接触性を改善でき、経済性にも優れる。
これらにより、高性能な給電体や集電体を安価に提供で
きる。
【図１】球状ガスアトマイズ粉末の充填形態の１例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】球状ガスアトマイズ粉末の充填形態の他の例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】球状ガスアトマイズ粉末の充填形態の更に他の
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
１ 球状ガスアトマイズチタン粉末 ２ 焼結容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 宗敏 兵庫県尼崎市東浜町１番地 株式会社住友 シチックス尼崎内 (72)発明者 加藤 雅通 兵庫県尼崎市東浜町１番地 株式会社住友 シチックス尼崎内 Ｆターム(参考） 4K011 AA02 AA11 AA21 BA04 DA01 4K018 AA06 BA03 BB01 BB04 BC06 CA44 HA08 KA22 KA38 5H026 AA06 BB01 CX01 EE02 HH01 HH04
Claims (3)
- 【請求項１】 固体高分子型水電解槽における給電体又
は固体高分子型燃料電池における集電体として使用さ
れ、且つ、球状ガスアトマイズチタン粉末の焼結体から
なることを特徴とする多孔質導電板。 - 【請求項２】 空隙率が３５〜５５％である請求項１に
記載の多孔質導電板。 - 【請求項３】 球状ガスアトマイズチタン粉末の平均粒
径が１０〜１５０μｍである請求項１又は２に記載の多
孔質導電板。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001295651A JP3430166B2 (ja) | 2001-01-15 | 2001-09-27 | 多孔質導電板 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-6405 | 2001-01-15 | ||
| JP2001006405 | 2001-01-15 | ||
| JP2001295651A JP3430166B2 (ja) | 2001-01-15 | 2001-09-27 | 多孔質導電板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002275676A true JP2002275676A (ja) | 2002-09-25 |
| JP3430166B2 JP3430166B2 (ja) | 2003-07-28 |
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ID=26607690
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|---|---|---|---|
| JP2001295651A Expired - Fee Related JP3430166B2 (ja) | 2001-01-15 | 2001-09-27 | 多孔質導電板 |
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004186116A (ja) * | 2002-12-06 | 2004-07-02 | Mitsubishi Materials Corp | 固体高分子型燃料電池のセパレータおよびセパレータの製造方法 |
| JP2009110973A (ja) * | 2009-01-13 | 2009-05-21 | Mitsubishi Materials Corp | 固体高分子型燃料電池のセパレータ |
| JP2009252399A (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 燃料電池用金属多孔体セパレータおよびその製造方法 |
| JP2011099146A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-05-19 | Mitsubishi Materials Corp | 電気化学部材用焼結金属シート材 |
| US7951284B2 (en) | 2005-02-25 | 2011-05-31 | Honda Motor Co., Ltd. | Electrolysis apparatus, electrochemical reaction membrane apparatus, porous electrical conductor, and production method thereof |
| JP2011140706A (ja) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Kiko Kagi Kofun Yugenkoshi | 放熱板製造方法 |
| JP2011150863A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Sanyo Special Steel Co Ltd | シート状の金属多孔体部材の製造方法およびその部材 |
| JP2014062275A (ja) * | 2012-08-30 | 2014-04-10 | Daiso Co Ltd | 不溶性陽極 |
| WO2022075038A1 (ja) | 2020-10-05 | 2022-04-14 | 東邦チタニウム株式会社 | 多孔質金属体の製造方法及び、多孔質金属体 |
| KR20240063946A (ko) | 2021-12-27 | 2024-05-10 | 도호 티타늄 가부시키가이샤 | 티탄 다공질체, 및 티탄 다공질체의 제조 방법 |
-
2001
- 2001-09-27 JP JP2001295651A patent/JP3430166B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
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| JP4501342B2 (ja) * | 2002-12-06 | 2010-07-14 | 三菱マテリアル株式会社 | 固体高分子型燃料電池のセパレータの製造方法 |
| US7951284B2 (en) | 2005-02-25 | 2011-05-31 | Honda Motor Co., Ltd. | Electrolysis apparatus, electrochemical reaction membrane apparatus, porous electrical conductor, and production method thereof |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3430166B2 (ja) | 2003-07-28 |
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