JP5494778B2 - 金属多孔質体の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は本発明の金属多孔質体10の外形を示す斜視図、図2は金属多孔質体10の凹凸が形成された表面を示す拡大図である。これら図1および図2に示すように、金属焼結体の骨格11を有し、表面に凸部10aと凹部10bとを有する凹凸形状が形成された板状の部材である。金属多孔質体10の表面の最外面は、骨格11の側面で形成されている。
開口率(%)=Sp/S×100
また、この開口部12aの平均開口サイズは、開口部12aを円形とみなした場合の直径が30μm以上1mm以下(本実施形態では120μm)であり、以下、これを平均開口径と呼ぶ。平均開口径は、25〜100倍顕微鏡写真において、視野中の最外面の各開口部12aの面積を測定して算出した各円相当径の算術平均である。
空気極側の電極部材33は、凹部33aおよび凸部33bの表面およびその近傍に撥水材の塗布処理等によって撥水性が付与されているので、水等の液体は空隙12内に浸透することができない。これにより、反応により生じた水を空隙12内に浸透させずに流路33c内を流通させて外部に排出できる一方で、供給された反応ガス(空気、酸素ガス等)は、空隙12を通じて触媒層32にまで流通させることができる。
〈発泡性スラリー作成工程〉
まず、金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーSを作成する。発泡性スラリーSは、骨格11を形成する金属粉末、バインダ(水溶性樹脂結合剤)、発泡剤および水と、必要に応じて界面活性剤および/または可塑剤とを混合することにより作成される。より具体的には、まず金属粉末、バインダおよび水を含有するスラリーを作成した後、このスラリーに発泡剤を添加し、ミキサーなどの攪拌装置で攪拌する。
〈成形工程〉
成形装置20は、ドクターブレード法を用いてシートを形成する装置であり、発泡性スラリーSが貯留されるホッパ21、ホッパ21から供給された発泡性スラリーSを移送するキャリヤシート22、キャリヤシート22を支持するローラ23、キャリヤシート22上の発泡性スラリーSを所定厚さに成形するブレード(ドクターブレード)24、発泡性スラリーSを発泡させる恒温・高湿度槽25、発泡したスラリーを乾燥させる乾燥槽26を備えている。なお、キャリヤシート22の下面は、支持プレートPによって支えられている。
なお、ドクターブレード法を用いる本実施形態では、キャリヤシート22上に発泡性スラリーSを塗布するドクターブレードの先端面に凹凸形状を設けているが、発泡性スラリーSを塗布する方法はドクターブレード法に限らず、種々の方法を採用することができる。この場合、凹凸形状が形成された先端面を有するブレードを設けておき、キャリヤシート22上に発泡性スラリーSを塗布した後に、このブレードの先端面を発泡性スラリーSの上面に接触させることにより、表面に凹凸形状を有する所定厚さの発泡性スラリーSを成形することができる。
次いで、表面に凹凸形状が形成された薄板状の発泡性スラリーSは、所定条件(例えば温度30℃〜40°、湿度75%〜95%)の恒温・高湿度槽25内を、例えば10分〜20分かけて移動しながら発泡する。続いて、この恒温・高湿度槽25内で発泡したスラリーSは、所定条件(例えば温度50℃〜70℃)の乾燥槽26内を例えば10分〜20分かけて移動し、乾燥される。これにより、表面に凹凸形状を有するスポンジ状のグリーンシートが得られる。
このようにして得られたグリーンシートを脱脂・焼結することにより、表面に凹凸形状を有する薄板状の金属多孔質体10を形成する。具体的には、例えば真空中、温度550℃〜650℃、25分〜35分の条件下でグリーンシート中のバインダ(水溶性樹脂結合剤)を除去(脱脂)した後、さらに真空中、温度1200℃〜1300℃、60分〜120分の条件下で焼結する。これにより、図1に示すように、表面に凹凸形状を有する金属多孔質体10を得ることができる。
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
11 骨格
12 空隙
12a 開口部
20 成形装置
21 ホッパ
22,29 キャリヤシート
23 ローラ
24,27 ブレード
25 恒温・高湿度槽
26 乾燥槽
28 凹凸形成ローラ
30 燃料電池
31 電解質膜
32 触媒層
33 (空気極側)電極部材
33a 凹部
33b 凸部
33c 流路
34 (燃料極側)電極部材
Claims (3)
- 金属焼結体の骨格により辺が構成されてなる複数の多面体状の気孔が相互に連続状態に形成されている板状の金属多孔質体の製造方法であって、
金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーを、キャリヤシート上に塗布し、回転するローラにより前記キャリヤシートを移動させ、前記発泡性スラリーを薄板状に成形する成形工程と、
薄板状に成形した発泡性スラリーを発泡および乾燥させてグリーンシートを形成する発泡乾燥工程と、
前記グリーンシートを焼結する焼結工程と、
を有し、
前記成形工程において、前記キャリヤシート上の前記発泡性スラリーの表裏面の一方に、表面に凹凸形状を有する凹凸形成ローラを押しつけることにより、この凹凸形状を前記キャリヤシート上の前記発泡性スラリーの表面に転写して、前記表裏面の一方に凹凸形状を有する前記グリーンシートを形成することを特徴とする金属多孔質体の製造方法。 - 前記キャリヤシート上の前記発泡性スラリーの上面に接触するブレードを設け、このブレードに凹凸形状を形成しておくことを特徴とする請求項1に記載の金属多孔質体の製造方法。
- 前記キャリヤシートに凹凸形状を設けておき、この凹凸形状を前記キャリヤシート上の前記発泡性スラリーの表面に転写することを特徴とする請求項1または2に記載の金属多孔質体の製造方法。
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