JP2725705B2 - 燃料電池用セルセパレーター - Google Patents
燃料電池用セルセパレーターInfo
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- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
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- H01M4/96—Carbon-based electrodes
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- H01M8/0213—Gas-impermeable carbon-containing materials
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、ガス不透過性、機械的強度等の諸特性にす
ぐれた燃料電池セルセパレーターに関する。
ぐれた燃料電池セルセパレーターに関する。
＜従来技術＞ 燃料電池として代表的なものにリン酸型燃料電池があ
る。
る。
燃料電池セルセパレーターは燃料電池においてきわめ
て重要な構成部品であり、ガス不透過性、電気伝導性、
機械的強度、耐熱性、耐薬品性等の各種物性が要求され
る。
て重要な構成部品であり、ガス不透過性、電気伝導性、
機械的強度、耐熱性、耐薬品性等の各種物性が要求され
る。
従来この種セパレーターとしては炭素粉末を樹脂結着
したもの、高密度黒鉛にフエノール樹脂を含浸したも
の、フエノール樹脂又はフラン樹脂を炭化焼成したも
の、これらの樹脂に黒鉛末、炭素繊維等を加えて炭化焼
成したもの等がある。しかし、セパレーターとして特に
電気伝導性の観点からセパレーターの板厚は薄い程好ま
しいのであるが、従来のものでは0.2〜1.5mm程度に薄板
化した場合、機械的強度及びガス不透過性が低下すると
いう問題があった。
したもの、高密度黒鉛にフエノール樹脂を含浸したも
の、フエノール樹脂又はフラン樹脂を炭化焼成したも
の、これらの樹脂に黒鉛末、炭素繊維等を加えて炭化焼
成したもの等がある。しかし、セパレーターとして特に
電気伝導性の観点からセパレーターの板厚は薄い程好ま
しいのであるが、従来のものでは0.2〜1.5mm程度に薄板
化した場合、機械的強度及びガス不透過性が低下すると
いう問題があった。
＜構成＞ 本発明者らはこの問題点を解決する為に、薄板成形性
にすぐれ、焼成炭化後の炭素含量が高く且つ収率も高い
ポリカルボジイミド樹脂に着目して鋭意研究の結果本発
明に至ったものである。
にすぐれ、焼成炭化後の炭素含量が高く且つ収率も高い
ポリカルボジイミド樹脂に着目して鋭意研究の結果本発
明に至ったものである。
しかして本発明の構成はポリカルボジイミド樹脂を薄
板に成形し焼成炭化してなる燃料電池セパレーター及び
ポリカルボジイミド樹脂とポリカルボジイミド繊維の混
合物を薄板に成形し、焼成炭化してなる燃料電池よりな
る。
板に成形し焼成炭化してなる燃料電池セパレーター及び
ポリカルボジイミド樹脂とポリカルボジイミド繊維の混
合物を薄板に成形し、焼成炭化してなる燃料電池よりな
る。
以下本発明について更に詳しく述べる。
本発明において使用されるポリカルボジイミド樹脂は
それ自体既知のものであり或いは既知のものと同様にし
て製造することができるものであって［米国特許第2,94
1,966号明細書；特公昭47−33279号公報;J.Org.Chem.2
8,2069〜2075（1963）;Chemical Review,1981,Vol.81,N
o.4,619〜621等参照］、例えば、有機ジイソシアネート
の脱二酸化炭素を伴う縮合反応により容易に製造するこ
とができる。ポリカルボジイミド樹脂の製造に使用され
る有機ジイソシアネートは脂肪族系、脂環式系、芳香族
系、芳香−脂肪族系等いずれのタイプのものであっても
よく、これらは単独で用いてもよく或いは２種以上組合
わせて用いて共重合体としてもよい。
それ自体既知のものであり或いは既知のものと同様にし
て製造することができるものであって［米国特許第2,94
1,966号明細書；特公昭47−33279号公報;J.Org.Chem.2
8,2069〜2075（1963）;Chemical Review,1981,Vol.81,N
o.4,619〜621等参照］、例えば、有機ジイソシアネート
の脱二酸化炭素を伴う縮合反応により容易に製造するこ
とができる。ポリカルボジイミド樹脂の製造に使用され
る有機ジイソシアネートは脂肪族系、脂環式系、芳香族
系、芳香−脂肪族系等いずれのタイプのものであっても
よく、これらは単独で用いてもよく或いは２種以上組合
わせて用いて共重合体としてもよい。
しかして、本発明の方法において使用されるポリカル
ボジイミド樹脂には下記式 −Ｒ−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ− 式中、Ｒは有機ジイソシアネート残基を表わす、 で示される少なくとも１種の繰返し単位からなる単独重
合体又は共重合体が包含される。上記式（Ｉ）における
有機ジイソシアネート残基Ｒとしては中でも芳香族ジイ
ソシアネート残基が好適である［ここで有機ジイソシア
ネート残基とは有機ジイソシアネート分子から２つのイ
ソシアネート基（NCO）を除いた残りの部分である］。
そのようなポリカルボジイミド樹脂の具体例としては次
のものを挙げることができる。
ボジイミド樹脂には下記式 −Ｒ−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ− 式中、Ｒは有機ジイソシアネート残基を表わす、 で示される少なくとも１種の繰返し単位からなる単独重
合体又は共重合体が包含される。上記式（Ｉ）における
有機ジイソシアネート残基Ｒとしては中でも芳香族ジイ
ソシアネート残基が好適である［ここで有機ジイソシア
ネート残基とは有機ジイソシアネート分子から２つのイ
ソシアネート基（NCO）を除いた残りの部分である］。
そのようなポリカルボジイミド樹脂の具体例としては次
のものを挙げることができる。
上記各式中において、ｎは10〜10,000の範囲内、好ま
しくは50〜5,000の範囲である。
しくは50〜5,000の範囲である。
ここでポリカルボジイミド樹脂の末端はモノイソシア
ネート等を用いて封止されていてもよい。
ネート等を用いて封止されていてもよい。
以上述べたポリカルボジイミド樹脂は溶液のまま、あ
るいは溶液から沈殿させた粉末として得ることができ
る。このようにして得られたポリカルボジイミド樹脂は
次に薄板に成形される。薄板に成形するにはポリカルボ
ジイミド樹脂を重合終了後の溶液のまま、あるいはいっ
たん粉末として得て後、溶媒に溶解した溶液とし、この
溶液を例えば平滑なガラス板上等にキヤストして後溶媒
を除去することによる。溶媒としてはテトラクロロエチ
レン、トリクロロエチレン、テトラヒドロフラン、ジオ
キサン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ジメ
チルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメ
チルアセトアミド、ジメチルスルフオキシド等が使用で
きる。又粉末の場合は圧縮成形、ロール成形、射出成
形、トランスフアー成形等によってもよい。これらによ
り薄板の厚みとしては0.1mm〜3mm程度のものを容易に得
ることができる。
るいは溶液から沈殿させた粉末として得ることができ
る。このようにして得られたポリカルボジイミド樹脂は
次に薄板に成形される。薄板に成形するにはポリカルボ
ジイミド樹脂を重合終了後の溶液のまま、あるいはいっ
たん粉末として得て後、溶媒に溶解した溶液とし、この
溶液を例えば平滑なガラス板上等にキヤストして後溶媒
を除去することによる。溶媒としてはテトラクロロエチ
レン、トリクロロエチレン、テトラヒドロフラン、ジオ
キサン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ジメ
チルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメ
チルアセトアミド、ジメチルスルフオキシド等が使用で
きる。又粉末の場合は圧縮成形、ロール成形、射出成
形、トランスフアー成形等によってもよい。これらによ
り薄板の厚みとしては0.1mm〜3mm程度のものを容易に得
ることができる。
この薄板を焼成炭化するのであるが、焼成は真空中又
は不活性気体中の非酸化性雰囲気下で室温付近〜200℃
付近から600℃〜3,000℃、好しくは900℃〜2,000℃まで
昇温して行う。昇温は徐々に行うことが好しく、好しく
は30℃/min以下で行う。600℃以上に焼成すればほぼ目
的の最終物性のものが得られるが、好しくは900℃〜2,0
00℃においてより良好な物性が得られる。
は不活性気体中の非酸化性雰囲気下で室温付近〜200℃
付近から600℃〜3,000℃、好しくは900℃〜2,000℃まで
昇温して行う。昇温は徐々に行うことが好しく、好しく
は30℃/min以下で行う。600℃以上に焼成すればほぼ目
的の最終物性のものが得られるが、好しくは900℃〜2,0
00℃においてより良好な物性が得られる。
最終温度が600℃以下では電気伝導性が低下してしま
い、又、3000℃以上では収率が低下してしまう。
い、又、3000℃以上では収率が低下してしまう。
又上記焼成条件においては最終温度に達した時点でほ
ぼ最終物性を得ることができるので最終温度に達した後
更にその温度で焼成する必要はない。
ぼ最終物性を得ることができるので最終温度に達した後
更にその温度で焼成する必要はない。
又本発明者らは上述のセルセパレーターの機械的強度
を更に強化するにはポリカルボジイミド樹脂をポリカル
ボジイミド繊維との混合物として使用することが特に有
効であることを見い出し第２の発明に至った。本発明に
用いられるポリカルボジイミド繊維は前述の方法によっ
て得られるポリカルボジイミド樹脂を繊維化することに
よって得られる。すなわち分子量10,000〜数十万のポリ
カルボジイミド樹脂を従来既知の乾式法、湿式法又は溶
融紡糸することによって得られる。ポリカルボジイミド
樹脂と、ポリカルボジイミド繊維との混合は互いに均質
になるように行うが、混合は樹脂が粉末であればボール
ミル等を用いて、又溶液中に添加して混合する場合はミ
キサー等で撹拌混合する。ポリカルボジイミド繊維のポ
リカルボジイミド樹脂に対する配合量は該繊維と該樹脂
との混合物の10〜60重量％が、好しい。10％未満では繊
維強化としての効果は顕著ではなく又60％を超えるとガ
ス不透過性が低下する。
を更に強化するにはポリカルボジイミド樹脂をポリカル
ボジイミド繊維との混合物として使用することが特に有
効であることを見い出し第２の発明に至った。本発明に
用いられるポリカルボジイミド繊維は前述の方法によっ
て得られるポリカルボジイミド樹脂を繊維化することに
よって得られる。すなわち分子量10,000〜数十万のポリ
カルボジイミド樹脂を従来既知の乾式法、湿式法又は溶
融紡糸することによって得られる。ポリカルボジイミド
樹脂と、ポリカルボジイミド繊維との混合は互いに均質
になるように行うが、混合は樹脂が粉末であればボール
ミル等を用いて、又溶液中に添加して混合する場合はミ
キサー等で撹拌混合する。ポリカルボジイミド繊維のポ
リカルボジイミド樹脂に対する配合量は該繊維と該樹脂
との混合物の10〜60重量％が、好しい。10％未満では繊
維強化としての効果は顕著ではなく又60％を超えるとガ
ス不透過性が低下する。
このようにポリカルボジイミド繊維を添加した場合補
強効果が著しいがこれはポリカルボジイミド繊維が炭化
処理後も繊維の形状を維持し、かつマトリツクス樹脂と
同一の素材で熱収縮率に差がない為であると考えられ
る。
強効果が著しいがこれはポリカルボジイミド繊維が炭化
処理後も繊維の形状を維持し、かつマトリツクス樹脂と
同一の素材で熱収縮率に差がない為であると考えられ
る。
このように本発明によれば燃料電池セルセパレーター
は従来のものに比較して薄くかつしかも機械的強度にす
ぐれるとともに他の諸物性も良好なものとして得ること
ができる。又ポリカルボジイミド繊維を添加すれば更に
機械的強度を向上させることができる。
は従来のものに比較して薄くかつしかも機械的強度にす
ぐれるとともに他の諸物性も良好なものとして得ること
ができる。又ポリカルボジイミド繊維を添加すれば更に
機械的強度を向上させることができる。
以下実施例について述べる。
実施例 １ 2,4−トリレンジイソシアネート/2,6−トリレンジイ
ソシアネート（80/20）混合物（TDI）54gをテトラクロ
ロエチレン500ml中で、カルボジイミド化触媒（１−フ
エニル３−メチルホスフオレンオキサイド）0.12gと共
に120℃で４時間反応させ、ポリカルボジイミド溶液を
得た。この溶液より乾式法により厚さ200μｍのポリカ
ルボジイミド薄板を作成した。
ソシアネート（80/20）混合物（TDI）54gをテトラクロ
ロエチレン500ml中で、カルボジイミド化触媒（１−フ
エニル３−メチルホスフオレンオキサイド）0.12gと共
に120℃で４時間反応させ、ポリカルボジイミド溶液を
得た。この溶液より乾式法により厚さ200μｍのポリカ
ルボジイミド薄板を作成した。
作成した薄板を不活性気流中室温から昇温速度10℃/m
inで1000℃まで焼成炭化し、直ちに室温まで放冷して厚
さ180μｍの炭素薄板を得た。
inで1000℃まで焼成炭化し、直ちに室温まで放冷して厚
さ180μｍの炭素薄板を得た。
得られた炭素薄板の物性値を表−１に示す。
実施例 ２ メチレンジフエニルジイソシアネート（MDI）50gをテ
トラヒドロフラン880ml中で、カルボジイミド化触媒0.1
3g（１−フエニル３−メチルホスフオレンオキサイド）
と共に、68℃で12時間反応させ、ポリカルボジイミド溶
液を得た。この溶液を、ガラス板上に展開し、乾式法に
より、200μｍのポリカルボジイミドフイルムを得た。
このフイルムを、N2中、室温から、昇温速度10℃/minで
1000℃まで昇温し、ただちに放冷することで、180μｍ
の炭素薄板を得た。得られたフイルム薄板の物性値を表
−１に示す。
トラヒドロフラン880ml中で、カルボジイミド化触媒0.1
3g（１−フエニル３−メチルホスフオレンオキサイド）
と共に、68℃で12時間反応させ、ポリカルボジイミド溶
液を得た。この溶液を、ガラス板上に展開し、乾式法に
より、200μｍのポリカルボジイミドフイルムを得た。
このフイルムを、N2中、室温から、昇温速度10℃/minで
1000℃まで昇温し、ただちに放冷することで、180μｍ
の炭素薄板を得た。得られたフイルム薄板の物性値を表
−１に示す。
実施例 ３ ジフエニルエーテルジイソシアネート50gをテトラヒ
ドロフラン850ml中で、カルボジイミド化触媒（１−フ
エニル３−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと共
に、68℃で12時間反応させ、ポリカルボジイミド溶液を
得た。この溶液を、ガラス板上に展開し、乾式法によ
り、200μｍのポリカルボジイミドフイルムを得た。こ
のフイルムを、N2中、室温から、昇温速度10℃/minで10
00℃まで昇温し、ただちに放冷することで、180μｍの
炭素薄板を得た。得られたフイルム薄板の物性値を表−
１に示す。
ドロフラン850ml中で、カルボジイミド化触媒（１−フ
エニル３−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと共
に、68℃で12時間反応させ、ポリカルボジイミド溶液を
得た。この溶液を、ガラス板上に展開し、乾式法によ
り、200μｍのポリカルボジイミドフイルムを得た。こ
のフイルムを、N2中、室温から、昇温速度10℃/minで10
00℃まで昇温し、ただちに放冷することで、180μｍの
炭素薄板を得た。得られたフイルム薄板の物性値を表−
１に示す。
実施例 ４ ｏ−トリジンジイソシアネート50gを、クロロベンゼ
ン−THF（1:1）混合溶媒800ml中で、カルボジイミド化
触媒（１−フエニル３−メチルホスフオレンオキサイ
ド）0.13gと共に、85℃で10時間反応させ、ポリカルボ
ジイミド溶液を得た。この溶液を、ガラス板上に展開
し、乾式法により、200μｍのポリカルボジイミドフイ
ルムを得た。このフイルムを、N2中で、室温から、昇温
速度10℃/minで1000℃まで昇温し、ただちに放冷するこ
とで、180μｍの炭素薄板を得た。この薄板の物性値を
表−１に示す。
ン−THF（1:1）混合溶媒800ml中で、カルボジイミド化
触媒（１−フエニル３−メチルホスフオレンオキサイ
ド）0.13gと共に、85℃で10時間反応させ、ポリカルボ
ジイミド溶液を得た。この溶液を、ガラス板上に展開
し、乾式法により、200μｍのポリカルボジイミドフイ
ルムを得た。このフイルムを、N2中で、室温から、昇温
速度10℃/minで1000℃まで昇温し、ただちに放冷するこ
とで、180μｍの炭素薄板を得た。この薄板の物性値を
表−１に示す。
実施例 ５ １−メトキシ−2,4−フエニレンジイソシアネート50g
を、テトラクロロエチレン−ジオキサン（1:1）混合溶
媒850ml中で、カルボジイミド化触媒（１−フエニル３
−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと共に、120℃
で４時間反応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。こ
の溶液を、ガラス板上に展開し、乾式法により、200μ
ｍのポリカルボジイミドフイルムを得た。このフイルム
を、N2中で、室温から、昇温速度10℃/minで1000℃まで
昇温し、ただちに放冷することで、180μｍの炭素薄板
を得た。この薄板の物性値を表−１に示す。
を、テトラクロロエチレン−ジオキサン（1:1）混合溶
媒850ml中で、カルボジイミド化触媒（１−フエニル３
−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと共に、120℃
で４時間反応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。こ
の溶液を、ガラス板上に展開し、乾式法により、200μ
ｍのポリカルボジイミドフイルムを得た。このフイルム
を、N2中で、室温から、昇温速度10℃/minで1000℃まで
昇温し、ただちに放冷することで、180μｍの炭素薄板
を得た。この薄板の物性値を表−１に示す。
実施例 ６ パラフエニレンジイソシアネート50gを、テトラヒド
ロフラン880ml中で、カルボジイミド化触媒（１−フエ
ニル３−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと共
に、68℃で５時間反応させた。この溶液を室温に冷却す
ることで、ポリカルボジイミドが沈殿した。この沈殿物
を、ろ過し、100℃で２時間乾燥し、ポリカルボジイミ
ド粉末を得た。この粉末を、プレス温度180℃、プレス
圧80kg/cm2でプレス成形し、厚さ、500μｍの薄板を得
た。この薄板を、N2中で室温から、５℃/minで1000℃ま
で昇温し、ただちに放冷することで、420μｍの炭素薄
板を得た。この薄板の物性値を表−１に示す。
ロフラン880ml中で、カルボジイミド化触媒（１−フエ
ニル３−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと共
に、68℃で５時間反応させた。この溶液を室温に冷却す
ることで、ポリカルボジイミドが沈殿した。この沈殿物
を、ろ過し、100℃で２時間乾燥し、ポリカルボジイミ
ド粉末を得た。この粉末を、プレス温度180℃、プレス
圧80kg/cm2でプレス成形し、厚さ、500μｍの薄板を得
た。この薄板を、N2中で室温から、５℃/minで1000℃ま
で昇温し、ただちに放冷することで、420μｍの炭素薄
板を得た。この薄板の物性値を表−１に示す。
実施例 ７ ナフチレンジイソシアネート50gを、テトラヒドロフ
ラン880ml中で、カルボジイミド化触媒（１−フエニル
３−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと共に、70
℃で８時間反応させ、実施例６と同様な方法で、ポリカ
ルボジイミド粉末を得た。さらに、プレス温度180℃、
プレス圧80kg/cm2でプレス成形し、厚さ、500μｍの薄
板を得た。この薄板を、N2中で室温から、５℃/minで10
00℃まで昇温し、420μｍの炭素薄板を得た。この薄板
の物性値を表−１に示す。
ラン880ml中で、カルボジイミド化触媒（１−フエニル
３−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと共に、70
℃で８時間反応させ、実施例６と同様な方法で、ポリカ
ルボジイミド粉末を得た。さらに、プレス温度180℃、
プレス圧80kg/cm2でプレス成形し、厚さ、500μｍの薄
板を得た。この薄板を、N2中で室温から、５℃/minで10
00℃まで昇温し、420μｍの炭素薄板を得た。この薄板
の物性値を表−１に示す。
実施例 ８ MDI50gを、テトラクロロエチレン820ml中で、カルボ
ジイミド化触媒（１−フエニル３−メチルホスフオレン
オキサイド）0.13gと共に、120℃、６時間反応させ、実
施例６と同様な方法で、ポリカルボジイミド粉末を得
た。この粉末を、プレス温度160℃、プレス圧80kg/cm2
でプレス成形し、厚さ、500μｍの薄板を得た。この薄
板を、N2中で室温から、５℃/minで1000℃まで昇温し、
420μｍの炭素薄板を得た。この薄板の物性値を表−１
に示す。
ジイミド化触媒（１−フエニル３−メチルホスフオレン
オキサイド）0.13gと共に、120℃、６時間反応させ、実
施例６と同様な方法で、ポリカルボジイミド粉末を得
た。この粉末を、プレス温度160℃、プレス圧80kg/cm2
でプレス成形し、厚さ、500μｍの薄板を得た。この薄
板を、N2中で室温から、５℃/minで1000℃まで昇温し、
420μｍの炭素薄板を得た。この薄板の物性値を表−１
に示す。
実施例 ９ 実施例８で得られたポリカルボジイミド粉末から、プ
レス温度160℃、プレス圧80kg/cm2でプレス成形し、厚
さ、1mmの薄板を得た。この薄板を、N2中、室温から、
昇温速度５℃/minで1000℃まで昇温し、840μｍの炭素
薄板を得た。この薄板の物性値を表−１に示す。
レス温度160℃、プレス圧80kg/cm2でプレス成形し、厚
さ、1mmの薄板を得た。この薄板を、N2中、室温から、
昇温速度５℃/minで1000℃まで昇温し、840μｍの炭素
薄板を得た。この薄板の物性値を表−１に示す。
実施例 10 MDI50gと、末端封止剤（フエニルイソシアネート）5g
を、テトラヒドロフラン880ml中で、カルボジイミド化
触媒（１−フエニル３−メチルホスフオレンオキサイ
ド）0.13gと共に、68℃、12時間反応させ、ポリカルボ
ジイミド溶液を得た。この溶液を、ガラス板上に展開
し、乾式法により、200μｍのポリカルボジイミドフイ
ルムを得た。このフイルムを、N2中、室温から、昇温速
度10℃/minで1000℃まで昇温し、ただちに放冷すること
で、180μｍの炭素薄板を得た。物性値を表−１に示
す。
を、テトラヒドロフラン880ml中で、カルボジイミド化
触媒（１−フエニル３−メチルホスフオレンオキサイ
ド）0.13gと共に、68℃、12時間反応させ、ポリカルボ
ジイミド溶液を得た。この溶液を、ガラス板上に展開
し、乾式法により、200μｍのポリカルボジイミドフイ
ルムを得た。このフイルムを、N2中、室温から、昇温速
度10℃/minで1000℃まで昇温し、ただちに放冷すること
で、180μｍの炭素薄板を得た。物性値を表−１に示
す。
実施例 11 実施例１で得られたポリカルボジイミド溶液から、乾
式法により、厚さ500μｍのフイルムを得た。このフイ
ルムを、N2中、室温から、昇温速度10℃/minで1500℃ま
で昇温し、ただちに放冷することで、450μｍの炭素薄
板を得た。得られた薄板の物性値を表−１に示す。
式法により、厚さ500μｍのフイルムを得た。このフイ
ルムを、N2中、室温から、昇温速度10℃/minで1500℃ま
で昇温し、ただちに放冷することで、450μｍの炭素薄
板を得た。得られた薄板の物性値を表−１に示す。
実施例 12 実施例１で得られたポリカルボジイミド溶液から、乾
式法により、厚さ2mmの薄板を得た。このフイルムを、
真空中、室温から、昇温速度１℃/minで1000℃まで昇温
し、ただちに放冷することで、1.8mmの炭素薄板を得
た。得られた薄板の物性値を表−１に示す。
式法により、厚さ2mmの薄板を得た。このフイルムを、
真空中、室温から、昇温速度１℃/minで1000℃まで昇温
し、ただちに放冷することで、1.8mmの炭素薄板を得
た。得られた薄板の物性値を表−１に示す。
比較例 １ 市販の神戸製鋼燃料電池セパレーターGCコンポジツト
1mm厚のデータを表−１に示す。
1mm厚のデータを表−１に示す。
実施例 13 メチレンジフエニルジイソシアネート（MDI）50gを、
テトラクロロエチレン820ml中で、カルボジイミド化触
媒（１−フエニル３−メチルホスフオレンオキサイド）
0.13gと共に、120℃、６時間反応させた。この溶液を室
温に冷却することで、ポリカルボジイミドが沈殿した。
この沈殿物を、ろ過し、100℃で２時間乾燥し、ポリカ
ルボジイミド粉末を得た。
テトラクロロエチレン820ml中で、カルボジイミド化触
媒（１−フエニル３−メチルホスフオレンオキサイド）
0.13gと共に、120℃、６時間反応させた。この溶液を室
温に冷却することで、ポリカルボジイミドが沈殿した。
この沈殿物を、ろ過し、100℃で２時間乾燥し、ポリカ
ルボジイミド粉末を得た。
この粉末を、120℃で溶融紡糸を行ない、直径、10μ
ｍのポリカルボジイミド繊維を得た。さらに、この繊維
を、繊維長、10mm（Ｉ）、5mm（II）、1mm（III）に切
断した。
ｍのポリカルボジイミド繊維を得た。さらに、この繊維
を、繊維長、10mm（Ｉ）、5mm（II）、1mm（III）に切
断した。
上記ポリカルボジイミド粉末を、70重量％、（Ｉ）繊
維を30重量％を混合し、プレス温度160℃、プレス圧80k
g/cm2でプレス成形し、厚さ800μｍの薄板を得た。次い
でこの薄板を、N2中、室温から、昇温速度１℃/mmで100
0℃まで昇温し、ただちに放冷することで、720μｍの炭
素薄板を得た。得られた薄板の物性値を表−２に示す。
維を30重量％を混合し、プレス温度160℃、プレス圧80k
g/cm2でプレス成形し、厚さ800μｍの薄板を得た。次い
でこの薄板を、N2中、室温から、昇温速度１℃/mmで100
0℃まで昇温し、ただちに放冷することで、720μｍの炭
素薄板を得た。得られた薄板の物性値を表−２に示す。
実施例 14 実施例13で作成した、粉末70重量％、（II）繊維を30
重量％を混合し、実施例13と同様な方法で得られた720
μｍ厚炭素薄板の物性を表−２に示す。
重量％を混合し、実施例13と同様な方法で得られた720
μｍ厚炭素薄板の物性を表−２に示す。
実施例 15 実施例13で作成した、粉末70重量％、（III）繊維を3
0重量％を混合し、実施例13と同様な方法で得られた720
μｍ厚の炭素薄板の物性を表−２に示す。
0重量％を混合し、実施例13と同様な方法で得られた720
μｍ厚の炭素薄板の物性を表−２に示す。
実施例 16 実施例13で作成した、粉末40重量％、（III）繊維を6
0重量％を混合し、実施例13と同様な方法で得られた720
μｍ厚炭素薄板の物性を表−２に示す。
0重量％を混合し、実施例13と同様な方法で得られた720
μｍ厚炭素薄板の物性を表−２に示す。
実施例 17 実施例13で作成した、粉末50重量％、（III）繊維50
重量％を混合し、実施例13と同様な方法で成形し、プレ
ス成形し、1mm厚の薄板を得た。次いで、N2中、室温か
ら、昇温速度１℃/mmで1500℃まで昇温し、ただちに放
冷することで、800μｍ厚の炭素薄板を得た。得られた
薄板の物性値を表−２に示す。
重量％を混合し、実施例13と同様な方法で成形し、プレ
ス成形し、1mm厚の薄板を得た。次いで、N2中、室温か
ら、昇温速度１℃/mmで1500℃まで昇温し、ただちに放
冷することで、800μｍ厚の炭素薄板を得た。得られた
薄板の物性値を表−２に示す。
実施例 18 パラフエニレンジイソシアネート50gを、テトラヒド
ロフラン880μｍ中で、カルボジイミド化触媒（１−フ
エニル３−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと共
に、68℃で５時間反応させ、実施例１と同様な方法によ
り、ポリカルボジイミド粉末を得た。この粉末を、60重
量％（III）繊維40重量％を混合し、プレス温度180℃、
プレス圧80kg/cm2でプレス成形し、厚さ、800μｍの薄
板を得た。この薄板を、実施例13と同様な方法で炭素化
し、720μｍ厚の炭素薄板を得た。物性値を表−２に示
す。
ロフラン880μｍ中で、カルボジイミド化触媒（１−フ
エニル３−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと共
に、68℃で５時間反応させ、実施例１と同様な方法によ
り、ポリカルボジイミド粉末を得た。この粉末を、60重
量％（III）繊維40重量％を混合し、プレス温度180℃、
プレス圧80kg/cm2でプレス成形し、厚さ、800μｍの薄
板を得た。この薄板を、実施例13と同様な方法で炭素化
し、720μｍ厚の炭素薄板を得た。物性値を表−２に示
す。
実施例 19 ナフチレンジイソシアネート50gを、テトラヒドロフ
ラン880ml中で、カルボジイミド化触媒（１−フエニル
３−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと共に、70
℃で８時間反応させ、実施例13と同様な方法で、ポリカ
ルボジイミド粉末を得た。この粉末60重量％、（III）
繊維40重量％を混合し、実施例13と同様な方法で、720
μｍ厚の炭素博板を得た。物性値を表−２に示す。
ラン880ml中で、カルボジイミド化触媒（１−フエニル
３−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと共に、70
℃で８時間反応させ、実施例13と同様な方法で、ポリカ
ルボジイミド粉末を得た。この粉末60重量％、（III）
繊維40重量％を混合し、実施例13と同様な方法で、720
μｍ厚の炭素博板を得た。物性値を表−２に示す。
実施例 20 2,4−トリレンジイソシアネート/2,6−トリレンジイ
ソシアネート（80/20）混合物（TDI）54gを、テトラク
ロロエチレン500ml中で、カルボジイミド化触媒（１−
フエニル３−メチルホスフオレンオキサイド）0.12gと
共に、120℃で４時間反応させ、ポリカルボジイミド溶
液を得た。
ソシアネート（80/20）混合物（TDI）54gを、テトラク
ロロエチレン500ml中で、カルボジイミド化触媒（１−
フエニル３−メチルホスフオレンオキサイド）0.12gと
共に、120℃で４時間反応させ、ポリカルボジイミド溶
液を得た。
この溶液から、乾式紡糸法により、繊維径、20μｍの
ポリカルボジイミド繊維を作成した。この繊維を、1mm
の長さで切断し、（IV）ポリカルボジイミド繊維を得
た。
ポリカルボジイミド繊維を作成した。この繊維を、1mm
の長さで切断し、（IV）ポリカルボジイミド繊維を得
た。
上記したポリカルボジイミド溶液（樹脂量60重量部）
に（IV）繊維40重量部を混合し、乾式法により500μｍ
の薄板を作成した。この薄板を、実施例13と同様に炭素
化し、450μｍの炭素薄板を得た。物性値を表−２に示
す。
に（IV）繊維40重量部を混合し、乾式法により500μｍ
の薄板を作成した。この薄板を、実施例13と同様に炭素
化し、450μｍの炭素薄板を得た。物性値を表−２に示
す。
実施例 21 実施例13で作成した、粉末50重量％と実施例20で作成
した（IV）繊維とを混合し、実施例13と同様な方法で、
720μｍ厚の炭素薄板を得た。物性値を表−２に示す。
した（IV）繊維とを混合し、実施例13と同様な方法で、
720μｍ厚の炭素薄板を得た。物性値を表−２に示す。
実施例 22 ジフエニルエーテルジイソシアネート50gを、テトラ
ヒドロフラン850ml中で、カルボジイミド化触媒（１−
フエニル３−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと
共に、68℃で12時間反応させ、ポリカルボジイミド溶液
を得た。
ヒドロフラン850ml中で、カルボジイミド化触媒（１−
フエニル３−メチルホスフオレンオキサイド）0.13gと
共に、68℃で12時間反応させ、ポリカルボジイミド溶液
を得た。
この溶液（樹脂分、60重量％）と、実施例13の（II
I）繊維40重量％とを混合し、実施例20と同様な方法に
より、450μｍの炭素薄板を得た。物性値を表−２に示
す。
I）繊維40重量％とを混合し、実施例20と同様な方法に
より、450μｍの炭素薄板を得た。物性値を表−２に示
す。
実施例 23 MDI50gを、テトラヒドロフラン880ml中で、カルボジ
イミド化触媒0.13g（１−フエニル３−メチルホスフオ
レンオキサイド）と共に、68℃で12時間反応させ、ポリ
カルボジイミド溶液を得た。
イミド化触媒0.13g（１−フエニル３−メチルホスフオ
レンオキサイド）と共に、68℃で12時間反応させ、ポリ
カルボジイミド溶液を得た。
この溶液（樹脂分、60重量％）と、実施例13の（II
I）繊維40重量％とを混合し、実施例20と同様な方法に
より、450μｍの炭素薄板を得た。物性値を表−２に示
す。
I）繊維40重量％とを混合し、実施例20と同様な方法に
より、450μｍの炭素薄板を得た。物性値を表−２に示
す。
実施例 24 MDI50gと末端封止剤（フエニルイソシアネート）5g
を、テトラクロロエチレン800μｍ中で、ポリカルボジ
イミド化触媒（１−フエニル３−メチルホスフオレンオ
キサイド）0.13gと共に、120℃、８時間反応させ、実施
例13と同様な方法で、ポリカルボジイミド粉末を得た。
物性値を表−２に示す。
を、テトラクロロエチレン800μｍ中で、ポリカルボジ
イミド化触媒（１−フエニル３−メチルホスフオレンオ
キサイド）0.13gと共に、120℃、８時間反応させ、実施
例13と同様な方法で、ポリカルボジイミド粉末を得た。
物性値を表−２に示す。
この粉末50重量％（III）繊維50重量％を混合し、実
施例13と同様な方法で720μｍの炭素薄板を得た。物性
値を表−２に示す。
施例13と同様な方法で720μｍの炭素薄板を得た。物性
値を表−２に示す。
比較例 ２ 実施例13の粉末10重量％（Ｉ）繊維90重量％を混合
し、実施例13と同様な方法により得られた720μｍ厚の
炭素薄板の特性を表に示す。物性値を表−２に示す。
し、実施例13と同様な方法により得られた720μｍ厚の
炭素薄板の特性を表に示す。物性値を表−２に示す。
比較例 ３ 実施例13の粉末60重量％、PAN系炭素繊維40重量％
（径７μｍ、長さ1mm）40重量％を混合し、実施例13と
同様な方法により、炭素薄板を作成した。物性値を表−
２に示す。
（径７μｍ、長さ1mm）40重量％を混合し、実施例13と
同様な方法により、炭素薄板を作成した。物性値を表−
２に示す。
Claims (4)
- 【請求項１】ポリカルボジイミド樹脂を薄板状に成形し
焼成炭化してなることを特徴とする燃料電池セルセパレ
ーター。 - 【請求項２】ポリカルボジイミド樹脂が式 −Ｒ−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ− 式中、Ｒは有機ジイソシアネート残基を表わす、 で示される少なくとも１種の繰返し単位からなる単独重
合体又は共重合体である特許請求の範囲第１項記載の燃
料電池セルセパレーター。 - 【請求項３】ポリカルボジイミド樹脂及びポリカルボジ
イミド繊維の混合物を薄板状に成形し焼成炭化してなる
ことを特徴とする燃料電池セルセパレーター。 - 【請求項４】ポリカルボジイミド樹脂及びポリカルボジ
イミド繊維が式 −Ｒ−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ− 式中、Ｒは有機ジイソシアネート残基を表わす、 で示される少なくとも１種の繰返し単位からなる単独重
合体又は共重合体である特許請求の範囲第３項記載の燃
料電池セルセパレーター。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304003A JP2725705B2 (ja) | 1988-12-02 | 1988-12-02 | 燃料電池用セルセパレーター |
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| DE68913015T DE68913015T2 (de) | 1988-12-02 | 1989-11-30 | Herstellung einer dünnen Kohlenstoffplatte, geeignet für die Verwendung als Brennstoffzellenseparator. |
| EP89122084A EP0372389B1 (en) | 1988-12-02 | 1989-11-30 | Preparation of a thin carbon plate suitable for use as fuel cell separator |
| US07/444,399 US5093214A (en) | 1988-12-02 | 1989-12-01 | Thin carbon plate suitable for use as fuel cell separator |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304003A JP2725705B2 (ja) | 1988-12-02 | 1988-12-02 | 燃料電池用セルセパレーター |
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| Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=17927889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
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| JP2995567B2 (ja) * | 1990-02-21 | 1999-12-27 | 明 高久 | 高密度ガラス状炭素材及びその製造方法 |
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| DE69506292T2 (de) * | 1994-02-03 | 1999-04-29 | Nisshin Spinning | Verwendung eines Materials für ein Substrat. |
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| JP2002231261A (ja) * | 2001-01-26 | 2002-08-16 | Unitika Ltd | 燃料電池用セパレータ及びその製造方法 |
| JP2004238441A (ja) * | 2003-02-04 | 2004-08-26 | Nitto Denko Corp | 光半導体素子封止用樹脂 |
| JP4249996B2 (ja) * | 2003-02-10 | 2009-04-08 | 日東電工株式会社 | ポリカルボジイミド共重合体からなるレンズ材料 |
| EP1548856A3 (en) * | 2003-12-26 | 2012-08-08 | Nitto Denko Corporation | Electroluminescence device, planar light source and display using the same |
| JP6738737B2 (ja) * | 2014-12-05 | 2020-08-12 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 炭素材料及びこれに関する方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS6042213A (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-06 | Showa Denko Kk | 炭素薄板の製造法 |
| JPS60236461A (ja) * | 1984-04-04 | 1985-11-25 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 燃料電池用電極基板及びその製造方法 |
| US4643956A (en) * | 1984-12-24 | 1987-02-17 | United Technologies Corporation | Coke filled separator plate for electrochemical cells |
| JPS63206376A (ja) * | 1987-02-23 | 1988-08-25 | 東海カ−ボン株式会社 | 炭素材の製造方法 |
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- 1988-12-02 JP JP63304003A patent/JP2725705B2/ja not_active Expired - Lifetime
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- 1989-12-01 US US07/444,399 patent/US5093214A/en not_active Expired - Fee Related
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