JPH0336917B2 - - Google Patents
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- JPH0336917B2 JPH0336917B2 JP61286690A JP28669086A JPH0336917B2 JP H0336917 B2 JPH0336917 B2 JP H0336917B2 JP 61286690 A JP61286690 A JP 61286690A JP 28669086 A JP28669086 A JP 28669086A JP H0336917 B2 JPH0336917 B2 JP H0336917B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0213—Gas-impermeable carbon-containing materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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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、電解槽及び二次電池のバイポーラ板
の構造に関するものである。
の構造に関するものである。
従来用いられている電解槽又は二次電池の一般
的構造を第３図に基いて説明する。第３図はセル
２個を直列につないだものの例を示すもので符号
１は電力を供給あるいは取り出すためのリード端
子、２は電解液が金属製リード端子に接触するの
を防止するための隔壁、３は電極、４はイオン交
換膜、５は隣り合うセル間を電気的に導通させる
ためのバイポーラ（集電）板、６は電解質物及び
反応生成物を供給又は取り出すためのマニホール
ド７は容器である。
的構造を第３図に基いて説明する。第３図はセル
２個を直列につないだものの例を示すもので符号
１は電力を供給あるいは取り出すためのリード端
子、２は電解液が金属製リード端子に接触するの
を防止するための隔壁、３は電極、４はイオン交
換膜、５は隣り合うセル間を電気的に導通させる
ためのバイポーラ（集電）板、６は電解質物及び
反応生成物を供給又は取り出すためのマニホール
ド７は容器である。
電解槽又は二次電池においては腐食性の強い媒
質を用いることが多く、電解液と接する構造材料
として金属材料を使用し得ない場合もある。高い
導電性が要求される隔壁２、電極３、バイポーラ
板５には炭素板、炭素繊維又は炭素粉末と樹脂と
の複合材料などが用いられている。また、電極３
は単位面積当りの表面積を大きくすることが望ま
れるので繊維状又は多孔質とし、電解質物又は反
応物質が電極内を通るようにすることが多い。こ
れらの炭素板、炭素繊維或いは複合材料は一般に
脆弱又は軟弱であつて、腐食性の強い媒質を用い
る電解槽及び二次電池の構造材料は金属材料に比
し低強度、低変形抵抗性のものとなる。
質を用いることが多く、電解液と接する構造材料
として金属材料を使用し得ない場合もある。高い
導電性が要求される隔壁２、電極３、バイポーラ
板５には炭素板、炭素繊維又は炭素粉末と樹脂と
の複合材料などが用いられている。また、電極３
は単位面積当りの表面積を大きくすることが望ま
れるので繊維状又は多孔質とし、電解質物又は反
応物質が電極内を通るようにすることが多い。こ
れらの炭素板、炭素繊維或いは複合材料は一般に
脆弱又は軟弱であつて、腐食性の強い媒質を用い
る電解槽及び二次電池の構造材料は金属材料に比
し低強度、低変形抵抗性のものとなる。
しかるに、電解槽及び二次電池においては電極
部に液又はガス状である媒質を満たす必要がある
が、バイポーラ板５を挟む陽極側と陰極側それぞ
れの媒質の圧力は夫々の媒質の性状により、或い
はイオン交換膜４の機能を確保するための条件に
よつて、必らずしも同一圧力にすることができな
い場合が多い。
部に液又はガス状である媒質を満たす必要がある
が、バイポーラ板５を挟む陽極側と陰極側それぞ
れの媒質の圧力は夫々の媒質の性状により、或い
はイオン交換膜４の機能を確保するための条件に
よつて、必らずしも同一圧力にすることができな
い場合が多い。
一般に電極３とバイポーラ板５の面積は大きい
ので、バイポーラ板を挟む両電極部の圧力差が僅
かであつてもバイポーラ板にかかる力は大きくな
る。
ので、バイポーラ板を挟む両電極部の圧力差が僅
かであつてもバイポーラ板にかかる力は大きくな
る。
しかしながら前述のようにバイポーラ板は一般
に高い強度を保持していないので前記力によつて
バイポーラ板が破損したり、変形を起こしてバイ
ポーラ板とその両側に接触している電極との間の
接触電気抵抗を高くしてしまうという不都合を起
こし易い。
に高い強度を保持していないので前記力によつて
バイポーラ板が破損したり、変形を起こしてバイ
ポーラ板とその両側に接触している電極との間の
接触電気抵抗を高くしてしまうという不都合を起
こし易い。
また、バイポーラ板と電極との接触電気抵抗を
小さくするために、バイポーラ板と電極との接触
圧力を極端に大とすると、電極材が例えば密度の
小さいフエルト状の物の如く軟弱なものである場
合には電極材の圧縮、変形が大きくなり、媒質の
流動抵抗を高め、ひいては媒質の圧力を大としな
ければならず、バイポーラ板の強度、接触電気抵
抗に悪い影響を及ぼすという悪循環を槽じ、また
媒質供給用のポンプの動力を大きくすることにも
なる。
小さくするために、バイポーラ板と電極との接触
圧力を極端に大とすると、電極材が例えば密度の
小さいフエルト状の物の如く軟弱なものである場
合には電極材の圧縮、変形が大きくなり、媒質の
流動抵抗を高め、ひいては媒質の圧力を大としな
ければならず、バイポーラ板の強度、接触電気抵
抗に悪い影響を及ぼすという悪循環を槽じ、また
媒質供給用のポンプの動力を大きくすることにも
なる。
本発明は、バイポーラ板の素地を炭素粉末と熱
可塑性樹脂よりなる複合材とし、その両表面部に
炭素繊維を紙状にすいた炭素繊維ペーパを熱可塑
性樹脂が軟化する高温で圧着し、該複合材の表面
部にできるだけ埋没するように埋め込んでなるバ
イポーラ板であつて、その強度、変形抵抗を大と
しバイポーラ板の破損を防止し、更にバイポーラ
板と電極との接触電気抵抗を小さく、かつ安定化
させうるものである。
可塑性樹脂よりなる複合材とし、その両表面部に
炭素繊維を紙状にすいた炭素繊維ペーパを熱可塑
性樹脂が軟化する高温で圧着し、該複合材の表面
部にできるだけ埋没するように埋め込んでなるバ
イポーラ板であつて、その強度、変形抵抗を大と
しバイポーラ板の破損を防止し、更にバイポーラ
板と電極との接触電気抵抗を小さく、かつ安定化
させうるものである。
第１図は本発明のバイポーラ板の断面構造を示
す図面である。
す図面である。
符号５′は炭素粉末と熱可塑性樹脂との混合物
よりなる素地、５″は炭素繊維を紙状に抄いた炭
素繊維ペーパである。素地５′の熱可塑性を利用
して、素地５′と炭素繊維ペーパ５″を重ね合わせ
た後加熱加圧融着することにより素地５′中に埋
めこんだ構造のものであつて、バイポーラ板の両
表面層部は繊維強化複合材の形態となり強度が向
上する。
よりなる素地、５″は炭素繊維を紙状に抄いた炭
素繊維ペーパである。素地５′の熱可塑性を利用
して、素地５′と炭素繊維ペーパ５″を重ね合わせ
た後加熱加圧融着することにより素地５′中に埋
めこんだ構造のものであつて、バイポーラ板の両
表面層部は繊維強化複合材の形態となり強度が向
上する。
本発明の素地として用いる熱可塑性樹脂はポリ
エチレンの他何れでもよく、混合する炭素粉の量
も素地に対して60〜90体積％の範囲で任意に使用
しうる。60％以下では導伝性が低くなつて好まし
くなく、また90％以上混合する場合、保形性が悪
くなるので好ましくない。
エチレンの他何れでもよく、混合する炭素粉の量
も素地に対して60〜90体積％の範囲で任意に使用
しうる。60％以下では導伝性が低くなつて好まし
くなく、また90％以上混合する場合、保形性が悪
くなるので好ましくない。
以下、実施例に基いて詳しく説明する。
炭素微粉末約80体積％を含む厚さ１mmのポリエ
チレン複合材を素地５′とし、高弾性炭素繊維を
紙状に抄いた厚さ0.1mm、密度15ｇ／m2の炭素繊
維ペーパを補強材として、素地５′の両表面に重
ね、十分な剛性を有する鋼板で挟んで155℃に予
熱した。素地がほぼ均一に155℃に予熱された時
点で鋼板面に25Kgｆ／cm2の圧縮荷重をかけ、この
圧力で１時間保持した後徐冷した。
チレン複合材を素地５′とし、高弾性炭素繊維を
紙状に抄いた厚さ0.1mm、密度15ｇ／m2の炭素繊
維ペーパを補強材として、素地５′の両表面に重
ね、十分な剛性を有する鋼板で挟んで155℃に予
熱した。素地がほぼ均一に155℃に予熱された時
点で鋼板面に25Kgｆ／cm2の圧縮荷重をかけ、この
圧力で１時間保持した後徐冷した。
出来上つたバイポーラ板は厚さ１mmで曲げ強さ
7.0Kgｆ／mm2、曲げ弾性係数1460Kgｆ／mm2で、生
地のみの場合の曲げ強さ4.2Kgｆ／mm2、曲げ弾性
係数490Kgｆ／mm2よりその値が大巾に高くなつて
おり、強化効果が顕著である。
7.0Kgｆ／mm2、曲げ弾性係数1460Kgｆ／mm2で、生
地のみの場合の曲げ強さ4.2Kgｆ／mm2、曲げ弾性
係数490Kgｆ／mm2よりその値が大巾に高くなつて
おり、強化効果が顕著である。
一方電気抵抗は本発明品が30〜35ｍΩ／cm2であ
るのに対し、素地のみのそれが25〜30ｍΩ／cm2と
僅か10ｍΩ／cm2の電気抵抗の増加にとどまり実用
上は全く支障がないことが確認された。
るのに対し、素地のみのそれが25〜30ｍΩ／cm2と
僅か10ｍΩ／cm2の電気抵抗の増加にとどまり実用
上は全く支障がないことが確認された。
また、電極材と本発明のバイポーラ板とを接合
することにより一体化すれば電極とバイポーラ板
間の電気抵抗を低減することが可能となる。
することにより一体化すれば電極とバイポーラ板
間の電気抵抗を低減することが可能となる。
第２図は本発明のバイポーラ板に電極材料を一
体化したものゝ断面図を示す。前述の如くして製
造した素地５′と炭素繊維ペーパ５″よりなるバイ
ポーラ板の両面に電極３の一部を埋め込んだもの
である。速ち、炭素繊維ペーパ５″を素地５′の両
面に埋め込んで強化した上に、炭素繊維よりなる
フエルド状、又は織布状電極３を加熱、加圧、融
着し、電極の繊維の極く一部を直接バイポーラ板
素地中に埋めこんだもので、バイポーラ板と電極
との間の接触電気抵抗を小さくしたものである。
体化したものゝ断面図を示す。前述の如くして製
造した素地５′と炭素繊維ペーパ５″よりなるバイ
ポーラ板の両面に電極３の一部を埋め込んだもの
である。速ち、炭素繊維ペーパ５″を素地５′の両
面に埋め込んで強化した上に、炭素繊維よりなる
フエルド状、又は織布状電極３を加熱、加圧、融
着し、電極の繊維の極く一部を直接バイポーラ板
素地中に埋めこんだもので、バイポーラ板と電極
との間の接触電気抵抗を小さくしたものである。
以下、この例について更に詳しく説明する。
前記炭素繊維ペーパで補強されたバイポーラ板
の両面に厚さ３mm〜3.4mm、密度400ｇ／ｍの炭素
繊維製フエルト状電極３を重ね十分に剛性を有す
る鋼板で挟んで155℃に予熱した。全体がほぼ均
一な温度になつた時点で鋼板間の距離が3.0mm小
さくなるように圧縮し、更に155℃に１時間保持
した後圧縮荷重を除き徐冷した。
の両面に厚さ３mm〜3.4mm、密度400ｇ／ｍの炭素
繊維製フエルト状電極３を重ね十分に剛性を有す
る鋼板で挟んで155℃に予熱した。全体がほぼ均
一な温度になつた時点で鋼板間の距離が3.0mm小
さくなるように圧縮し、更に155℃に１時間保持
した後圧縮荷重を除き徐冷した。
でき上つたバイポーラ板と電極とが一体化した
ものは、バイポーラ板の厚さは一体化前と同じ１
mmであつたが、電極部の厚さは2.7〜3.0mmと若干
薄くなつていた。
ものは、バイポーラ板の厚さは一体化前と同じ１
mmであつたが、電極部の厚さは2.7〜3.0mmと若干
薄くなつていた。
電極をバイポーラ板から無理に引はがすと、電
極内で炭素繊維が切断され、バイポーラ板側に電
極側の炭素繊維が残ることから、電極側の炭素繊
維がバイポーラ板の素地と良好に融着しているこ
とが確認できた。
極内で炭素繊維が切断され、バイポーラ板側に電
極側の炭素繊維が残ることから、電極側の炭素繊
維がバイポーラ板の素地と良好に融着しているこ
とが確認できた。
また、電極両外表面間の電気抵抗は、フエルト
状電極に0.2Kgｆ／cm3の圧縮力をかけた状態で測
定して0.45〜0.55Ω／cm3であり、電極材の電気抵
抗が0.2〜0.3Ω／cm3であることから、本発明にお
いてはバイポーラ板と電極との接触電気抵抗をほ
とんど０にし得たことがわかる。
状電極に0.2Kgｆ／cm3の圧縮力をかけた状態で測
定して0.45〜0.55Ω／cm3であり、電極材の電気抵
抗が0.2〜0.3Ω／cm3であることから、本発明にお
いてはバイポーラ板と電極との接触電気抵抗をほ
とんど０にし得たことがわかる。
なお、本実施例においては電極材としてフエル
ト状炭素繊維を用いたが、炭素繊維織布も同様に
用いることができる。
ト状炭素繊維を用いたが、炭素繊維織布も同様に
用いることができる。
なお、前記実施例ではバイポーラ板の素地用樹
脂としてはポリエチレンを用いたが、本発明にお
いては樹脂の熱可塑性を利用して炭素繊維を融着
せしめるものであるから、熱可塑性樹脂であれば
何れでも用い得る。
脂としてはポリエチレンを用いたが、本発明にお
いては樹脂の熱可塑性を利用して炭素繊維を融着
せしめるものであるから、熱可塑性樹脂であれば
何れでも用い得る。
本発明は、炭素粉末と熱可塑性樹脂との混合物
を素地とし、その両表面に炭素繊維ペーパを加熱
加圧融着せしめることにより埋め込んだもので、
バイポーラ板の電気抵抗は極く僅かに高くなるの
で、強度及び変形抵抗を大巾に大とすることがで
き、これによつて、電極部の媒質圧力でバイポー
ラ板が破損したり、過度の変形によつてバイポー
ラ板と電極間の接触電気抵抗が上昇したり、不安
定になつたりするのを防止できる。
を素地とし、その両表面に炭素繊維ペーパを加熱
加圧融着せしめることにより埋め込んだもので、
バイポーラ板の電気抵抗は極く僅かに高くなるの
で、強度及び変形抵抗を大巾に大とすることがで
き、これによつて、電極部の媒質圧力でバイポー
ラ板が破損したり、過度の変形によつてバイポー
ラ板と電極間の接触電気抵抗が上昇したり、不安
定になつたりするのを防止できる。
また、炭素繊維紙で強化したバイポーラ板に炭
素繊維電極材を直接加熱・加圧・融着することに
よつてバイポーラ板と電極間の接触電気抵抗を殆
んど０にすることができる。
素繊維電極材を直接加熱・加圧・融着することに
よつてバイポーラ板と電極間の接触電気抵抗を殆
んど０にすることができる。
第１図は本発明のバイポーラ板を説明するため
の断面図、第２図は本発明のバイポーラ板の両面
に電極を融着した状態を説明するための断面図、
第３図は電解槽又は二次電池の一般的構造を説明
するための断面図を示す。 １……リード端子、２……隔壁、３……電極、
４……イオン交換膜、５……バイポーラ（集電）
板、５′……炭素粉末と熱可塑性合成樹脂との混
合物よりなる素材、５″……炭素繊維ペーパ、６
……電解質、又は生成物供給又は取り出し用マニ
ホルド、７……容器。
の断面図、第２図は本発明のバイポーラ板の両面
に電極を融着した状態を説明するための断面図、
第３図は電解槽又は二次電池の一般的構造を説明
するための断面図を示す。 １……リード端子、２……隔壁、３……電極、
４……イオン交換膜、５……バイポーラ（集電）
板、５′……炭素粉末と熱可塑性合成樹脂との混
合物よりなる素材、５″……炭素繊維ペーパ、６
……電解質、又は生成物供給又は取り出し用マニ
ホルド、７……容器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電極、バイポーラ板、イオン交換膜、リード
端子部及びこれらを収納する容器からなり、電解
液を電気分解する電解槽又は電気エネルギーを電
解質の電気化学エネルギーに変換する二次電池の
バイポーラ板において、炭素粉末と熱可塑性樹脂
の混合物を板状に成形した導電性板状体の両表面
に、炭素繊維を紙状に抄いた炭素繊維ペーパを熱
可塑性樹脂が軟化する高温で圧着し、該導電性板
状体内の表面部にできるだけ埋没するように埋め
込んでなるバイポーラ板。 ２ 特許請求の範囲１記載のバイポーラ板の両面
に、炭素繊維フエルト又は炭素繊維織布よりなる
電極材を加熱加圧融着してなる電極を担持せしめ
てなるバイポーラ板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61286690A JPS63140095A (ja) | 1986-12-03 | 1986-12-03 | 電解槽のバイポ−ラ板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61286690A JPS63140095A (ja) | 1986-12-03 | 1986-12-03 | 電解槽のバイポ−ラ板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63140095A JPS63140095A (ja) | 1988-06-11 |
| JPH0336917B2 true JPH0336917B2 (ja) | 1991-06-03 |
Family
ID=17707712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61286690A Granted JPS63140095A (ja) | 1986-12-03 | 1986-12-03 | 電解槽のバイポ−ラ板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63140095A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU776530B2 (en) * | 1999-07-01 | 2004-09-16 | Squirrel Holdings Ltd. | Bipolar electrode for electrochemical redox reactions |
| CN1242727C (zh) | 2000-04-18 | 2006-02-22 | 大和制衡株式会社 | 内脏脂肪测定装置 |
| US20090280392A2 (en) * | 2003-03-25 | 2009-11-12 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Electrochemical cell component |
| JP4678170B2 (ja) * | 2004-10-26 | 2011-04-27 | パナソニック電工株式会社 | 燃料電池セパレータ |
| CN108134106A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-06-08 | 保定百能汇通新能源科技有限公司 | 一种复合型双极板及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59141172A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-13 | Nitto Electric Ind Co Ltd | ガス遮断性を有する導電性シ−ト |
| JPS6037670A (ja) * | 1983-08-08 | 1985-02-27 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 燃料電池の分離板 |
| JPS6077364A (ja) * | 1983-10-03 | 1985-05-01 | Nitto Electric Ind Co Ltd | ガス遮断性を有する導電性シ−ト |
-
1986
- 1986-12-03 JP JP61286690A patent/JPS63140095A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59141172A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-13 | Nitto Electric Ind Co Ltd | ガス遮断性を有する導電性シ−ト |
| JPS6037670A (ja) * | 1983-08-08 | 1985-02-27 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 燃料電池の分離板 |
| JPS6077364A (ja) * | 1983-10-03 | 1985-05-01 | Nitto Electric Ind Co Ltd | ガス遮断性を有する導電性シ−ト |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63140095A (ja) | 1988-06-11 |
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