JPH05251088A - 燃料電池用多孔質炭素電極板の製造方法 - Google Patents
燃料電池用多孔質炭素電極板の製造方法Info
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- JPH05251088A JPH05251088A JP4049180A JP4918092A JPH05251088A JP H05251088 A JPH05251088 A JP H05251088A JP 4049180 A JP4049180 A JP 4049180A JP 4918092 A JP4918092 A JP 4918092A JP H05251088 A JPH05251088 A JP H05251088A
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- carbon electrode
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Inorganic Fibers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料電池用多孔質炭素電極板製造において、
ポリアクリロニトリル繊維を配合することにより、炭素
電極板の強度を向上させる。 【構成】 ポリアクリロニトリル繊維、またはポリアク
リロニトリル繊維と炭素質微粉末との混合物１００重量
部に、平均粒径が１０〜４０μｍの粉末フェノール樹脂
６０〜１００重量部及び９００℃焼成時の炭化収率が１
０重量％以下の気孔形成剤５０〜２３０重量部を混合
し、得られた混合物を加熱成形後、空気中で不融化し、
不活性雰囲気中で８００℃以上で加熱炭化し、不活性ガ
ス雰囲気中で２２００〜２８００℃で熱処理することに
よって黒鉛化させることを特徴とする燃料電池用多孔質
炭素電極板の製造方法。
ポリアクリロニトリル繊維を配合することにより、炭素
電極板の強度を向上させる。 【構成】 ポリアクリロニトリル繊維、またはポリアク
リロニトリル繊維と炭素質微粉末との混合物１００重量
部に、平均粒径が１０〜４０μｍの粉末フェノール樹脂
６０〜１００重量部及び９００℃焼成時の炭化収率が１
０重量％以下の気孔形成剤５０〜２３０重量部を混合
し、得られた混合物を加熱成形後、空気中で不融化し、
不活性雰囲気中で８００℃以上で加熱炭化し、不活性ガ
ス雰囲気中で２２００〜２８００℃で熱処理することに
よって黒鉛化させることを特徴とする燃料電池用多孔質
炭素電極板の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池用多孔質炭素
電極板の製造法に関するものである。更に詳しく述べる
ならば、本発明はポリアクリロニトリル繊維単独、もし
くはポリアクリロニトリル繊維と炭素質微粉末との混合
物と、粉末フェノール樹脂と、気孔形成剤とを混合し、
成型し、この成形体を焼成炭化することによって曲げ強
度や圧縮強度などに優れた多孔質炭素電極板を製造する
方法に関するものである。
電極板の製造法に関するものである。更に詳しく述べる
ならば、本発明はポリアクリロニトリル繊維単独、もし
くはポリアクリロニトリル繊維と炭素質微粉末との混合
物と、粉末フェノール樹脂と、気孔形成剤とを混合し、
成型し、この成形体を焼成炭化することによって曲げ強
度や圧縮強度などに優れた多孔質炭素電極板を製造する
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、多孔質炭素電極板を製造する方法
としては、炭素繊維製造用有機繊維とパルプとの混合物
から湿式抄紙したシートに、有機高分子物質と炭素質粉
末を含振して含振シートを調製し、これを加熱と同時に
加圧して成形体を形成し、この成形体を不活性ガス雰囲
気中で８００℃以上の温度で加熱炭化させる方法が知ら
れている（特公平２−２３５０５号）。また短炭素繊
維、コークス粒子、結合剤及び気孔形成剤を混合し、得
られた混合物を温圧成型後、不活性ガス雰囲気下または
減圧下で８００〜３０００℃で焼成炭化する方法が知ら
れている（特開平２−１０６８７６号）。
としては、炭素繊維製造用有機繊維とパルプとの混合物
から湿式抄紙したシートに、有機高分子物質と炭素質粉
末を含振して含振シートを調製し、これを加熱と同時に
加圧して成形体を形成し、この成形体を不活性ガス雰囲
気中で８００℃以上の温度で加熱炭化させる方法が知ら
れている（特公平２−２３５０５号）。また短炭素繊
維、コークス粒子、結合剤及び気孔形成剤を混合し、得
られた混合物を温圧成型後、不活性ガス雰囲気下または
減圧下で８００〜３０００℃で焼成炭化する方法が知ら
れている（特開平２−１０６８７６号）。
【０００３】特開平２−１０６８７６号の方法（以後こ
の製造法を乾式モールド法と呼ぶ）は、特公平２−２３
５０５号の方法に比べ製造法が簡便であり、かつコスト
も低いという利点があるが、主原料となっている炭素繊
維の影響により、製品の強度が低いという問題点があ
り、またこの製造法により高強度炭素電極板を得ること
は困難とされている。曲げ強度については、最近１００
０mm角の燃料電池用電極板の需要等などあり、炭素電極
板としては１２０ｇ／cm2 以上の曲げ強度を有すること
が必要とされているが、上記乾式モールド法により得ら
れた炭素電極板の曲げ強度は、上記公開公報の記載によ
れば１０４ｇ／cm2 であった。そこで乾式モールド法に
より強度の優れた炭素電極板を製造する方法の開発が望
まれていた。
の製造法を乾式モールド法と呼ぶ）は、特公平２−２３
５０５号の方法に比べ製造法が簡便であり、かつコスト
も低いという利点があるが、主原料となっている炭素繊
維の影響により、製品の強度が低いという問題点があ
り、またこの製造法により高強度炭素電極板を得ること
は困難とされている。曲げ強度については、最近１００
０mm角の燃料電池用電極板の需要等などあり、炭素電極
板としては１２０ｇ／cm2 以上の曲げ強度を有すること
が必要とされているが、上記乾式モールド法により得ら
れた炭素電極板の曲げ強度は、上記公開公報の記載によ
れば１０４ｇ／cm2 であった。そこで乾式モールド法に
より強度の優れた炭素電極板を製造する方法の開発が望
まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリアクリ
ロニトリル繊維単独、もしくはポリアクリロニトリル繊
維と炭素微粉末とを混合したもの、粉末フェノール樹
脂、及び気孔形成剤を用い、乾式モールド法により強度
の優れた（曲げ強度で１２０ｇ／cm2 以上の）多孔質炭
素電極板を製造する方法を提供しようとするものであ
る。
ロニトリル繊維単独、もしくはポリアクリロニトリル繊
維と炭素微粉末とを混合したもの、粉末フェノール樹
脂、及び気孔形成剤を用い、乾式モールド法により強度
の優れた（曲げ強度で１２０ｇ／cm2 以上の）多孔質炭
素電極板を製造する方法を提供しようとするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】特開平２−１０６８７６
号の方法は、原料配合において炭素繊維を用いているた
めに、加熱炭化工程において、結合剤繊維との収縮率の
違いから割れ等が発生し、強度が低下する可能性が考え
られた。そこでこの炭素繊維を、結合剤に比較的収縮率
の近いポリアクリロニトリル繊維に変更して焼成品を製
造したところ１２０ｇ／cm2 以上の曲げ強度を有する多
孔質炭素板が得られることを見出し、本発明方法を完全
させた。
号の方法は、原料配合において炭素繊維を用いているた
めに、加熱炭化工程において、結合剤繊維との収縮率の
違いから割れ等が発生し、強度が低下する可能性が考え
られた。そこでこの炭素繊維を、結合剤に比較的収縮率
の近いポリアクリロニトリル繊維に変更して焼成品を製
造したところ１２０ｇ／cm2 以上の曲げ強度を有する多
孔質炭素板が得られることを見出し、本発明方法を完全
させた。
【０００６】すなわち本発明に係る燃料電池用多孔質炭
素電極板の製造方法は、ポリアクリロニトリル繊維、又
はポリアクリロニトリル繊維と炭素質微粉末との混合物
に対して、平均粒径が１０〜４０μｍの粉末フェノール
樹脂６０〜１００重量部、及び９００℃焼成時の炭化収
率が１０重量％以下の気孔形成剤５０〜２３０重量部を
混合し、得られた混合物を加熱成形し、得られた成形体
に後硬化処理および空気中における不融化処理を施し、
次いで不活性雰囲気中において、８００℃以上の加熱炭
化処理を施し、更に不活性ガス雰囲気中において２２０
０〜２８００℃の熱処理を施すことを特徴とするもので
あって、それにより曲げ強度の強い燃料電池用多孔質炭
素電極板が得られる。本発明方法は、特に原料配合にお
いてポリアクリロニトリル繊維を用いることを特徴とす
る。
素電極板の製造方法は、ポリアクリロニトリル繊維、又
はポリアクリロニトリル繊維と炭素質微粉末との混合物
に対して、平均粒径が１０〜４０μｍの粉末フェノール
樹脂６０〜１００重量部、及び９００℃焼成時の炭化収
率が１０重量％以下の気孔形成剤５０〜２３０重量部を
混合し、得られた混合物を加熱成形し、得られた成形体
に後硬化処理および空気中における不融化処理を施し、
次いで不活性雰囲気中において、８００℃以上の加熱炭
化処理を施し、更に不活性ガス雰囲気中において２２０
０〜２８００℃の熱処理を施すことを特徴とするもので
あって、それにより曲げ強度の強い燃料電池用多孔質炭
素電極板が得られる。本発明方法は、特に原料配合にお
いてポリアクリロニトリル繊維を用いることを特徴とす
る。
【０００７】
【作用】以下に本発明方法について詳述する。本発明方
法に用いられるポリアクリロニトリル繊維としては、太
さ０．５〜１０デニール、長さ０．１〜１mm、好ましく
は電気伝導性及び厚さ方向の対圧縮性などの点から３〜
１０デニール、長さ０．１〜０．５mmのものが目的に応
じて選択して使用される。ポリアクリロニトリル繊維の
長さが０．１mm未満のときは、十分な強度が得られない
ことがある。
法に用いられるポリアクリロニトリル繊維としては、太
さ０．５〜１０デニール、長さ０．１〜１mm、好ましく
は電気伝導性及び厚さ方向の対圧縮性などの点から３〜
１０デニール、長さ０．１〜０．５mmのものが目的に応
じて選択して使用される。ポリアクリロニトリル繊維の
長さが０．１mm未満のときは、十分な強度が得られない
ことがある。
【０００８】本発明で使用される炭素質微粉末は、コー
ルタールピッチを１２００〜１４００℃で焼成して得ら
れ、灰分の少ない石灰系のコークスが選ばれることが好
ましい。またこの炭素質微粉末としては、粒径が１８０
〜５００μｍ、構成元素中の炭素含有量が９７重量％以
上のものが好ましい。その粒径が１８０μｍ未満になる
と、炭素質微粉末がプレス成形後に厚さ方向で下方に集
中してしまうことがあるので好ましくない。また粒径が
５００μｍを超すと、得られる炭素板の強度が不十分に
なることがある。炭素含有量が９７％未満では灰分その
他の不純物などにより得られる炭素板の電気抵抗の増
加、および熱伝導率の低下をもたらすことがあるので好
ましくない。
ルタールピッチを１２００〜１４００℃で焼成して得ら
れ、灰分の少ない石灰系のコークスが選ばれることが好
ましい。またこの炭素質微粉末としては、粒径が１８０
〜５００μｍ、構成元素中の炭素含有量が９７重量％以
上のものが好ましい。その粒径が１８０μｍ未満になる
と、炭素質微粉末がプレス成形後に厚さ方向で下方に集
中してしまうことがあるので好ましくない。また粒径が
５００μｍを超すと、得られる炭素板の強度が不十分に
なることがある。炭素含有量が９７％未満では灰分その
他の不純物などにより得られる炭素板の電気抵抗の増
加、および熱伝導率の低下をもたらすことがあるので好
ましくない。
【０００９】本発明方法においてポリアクリロニトリル
繊維と炭素微粉末との混合比は、ポリアクリロニトリル
繊維２０〜１００重量％、炭素質微粉末８０〜０重量％
である。ポリアクリロニトリル繊維の添加量が２０重量
％未満では、得られる炭素板の強度が不十分になり、ま
た、炭素質微粉末の添加量が８０重量部を越えると、得
られる炭素板のガス透過性が不十分になることがある。
繊維と炭素微粉末との混合比は、ポリアクリロニトリル
繊維２０〜１００重量％、炭素質微粉末８０〜０重量％
である。ポリアクリロニトリル繊維の添加量が２０重量
％未満では、得られる炭素板の強度が不十分になり、ま
た、炭素質微粉末の添加量が８０重量部を越えると、得
られる炭素板のガス透過性が不十分になることがある。
【００１０】炭素質微粉末を使用していない場合は、ポ
リアクリロニトリル繊維のみを、炭素質微粉末を使用し
ている場合は、ポリアクリロニトリル繊維と炭素質微粉
末との混合物を基材とし、この基材重量を基準として、
その他の添加物の添加量（重量）を定める。
リアクリロニトリル繊維のみを、炭素質微粉末を使用し
ている場合は、ポリアクリロニトリル繊維と炭素質微粉
末との混合物を基材とし、この基材重量を基準として、
その他の添加物の添加量（重量）を定める。
【００１１】本発明に用いる粉末フェノール樹脂は、炭
化後、炭素質結合剤としてポリアクリロニトリル繊維と
炭素微粉末粒子との間の結合に役立ち、かつ必要とされ
るガス透過性を得るためには、その炭化収率が４０〜７
０重量％であることが好ましい。このための粉末フェノ
ール樹脂としてはレゾールまたはノボラックの粉末フェ
ノール樹脂が用いられ、これは原料の乾式混合に好適で
あり、また得られる電極炭素板の特性も優れている。粉
末フェノール樹脂は高温熱処理後グラッシーカーボンに
なり、さほど黒鉛化が進まない。このため、これがある
量以上存在すると炭化物の骨格となりこれが高い耐圧縮
性を示すものと考えられる。粉末フェノール樹脂として
は平均粒径１０〜４０μｍのものが好ましい。平均粒径
が４０μｍより大きくなると、良好な気孔率が得られ
ず、またそれが１０μｍ未満では凝集が起こり均一混合
が困難となる。また粉末フェノール樹脂の配合量は前記
基材１００重量部に対して６０〜１００重量％であり、
これが６０重量％未満ではそれから得られる結合剤の量
が不足するために、得られる炭素板の強度が不十分にな
り、また添加量が１００重量％を越えると、得られる炭
素板のガス透過性が不十分になり、また原料コストを上
げることになるので好ましくない。
化後、炭素質結合剤としてポリアクリロニトリル繊維と
炭素微粉末粒子との間の結合に役立ち、かつ必要とされ
るガス透過性を得るためには、その炭化収率が４０〜７
０重量％であることが好ましい。このための粉末フェノ
ール樹脂としてはレゾールまたはノボラックの粉末フェ
ノール樹脂が用いられ、これは原料の乾式混合に好適で
あり、また得られる電極炭素板の特性も優れている。粉
末フェノール樹脂は高温熱処理後グラッシーカーボンに
なり、さほど黒鉛化が進まない。このため、これがある
量以上存在すると炭化物の骨格となりこれが高い耐圧縮
性を示すものと考えられる。粉末フェノール樹脂として
は平均粒径１０〜４０μｍのものが好ましい。平均粒径
が４０μｍより大きくなると、良好な気孔率が得られ
ず、またそれが１０μｍ未満では凝集が起こり均一混合
が困難となる。また粉末フェノール樹脂の配合量は前記
基材１００重量部に対して６０〜１００重量％であり、
これが６０重量％未満ではそれから得られる結合剤の量
が不足するために、得られる炭素板の強度が不十分にな
り、また添加量が１００重量％を越えると、得られる炭
素板のガス透過性が不十分になり、また原料コストを上
げることになるので好ましくない。
【００１２】本発明方法に用いられる気孔形成剤につい
ては、成形温度及び成形圧力において、揮発しないもの
でなければならない。また製品に良好な気孔率及び細孔
径を与え、適当なガス透過性化性を有する炭素板を得る
ためには、気孔形成剤の、９００℃焼成時の炭素収率が
１０重量％以下であることが必要である。このような特
性を有する好ましい気孔形成剤としては、ポリビニルア
ルコール、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、および
デンプンなどがあげられる。その中でもポリビニルアル
コール、ポリエチレン、およびポリメタクリル酸メチル
が好ましく、その添加量は、基材１００重量部に対し５
０〜２３０重量％であることが好ましい。また原料混合
の面で、これらは粉末状もしくは粒状であることが好ま
しい。その添加量が２３０重量％を越えると得られる炭
素板の強度が不十分になり、それが５０重量％未満にな
ると、良好な気孔率を有する炭素板が得られず好ましく
ない。
ては、成形温度及び成形圧力において、揮発しないもの
でなければならない。また製品に良好な気孔率及び細孔
径を与え、適当なガス透過性化性を有する炭素板を得る
ためには、気孔形成剤の、９００℃焼成時の炭素収率が
１０重量％以下であることが必要である。このような特
性を有する好ましい気孔形成剤としては、ポリビニルア
ルコール、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、および
デンプンなどがあげられる。その中でもポリビニルアル
コール、ポリエチレン、およびポリメタクリル酸メチル
が好ましく、その添加量は、基材１００重量部に対し５
０〜２３０重量％であることが好ましい。また原料混合
の面で、これらは粉末状もしくは粒状であることが好ま
しい。その添加量が２３０重量％を越えると得られる炭
素板の強度が不十分になり、それが５０重量％未満にな
ると、良好な気孔率を有する炭素板が得られず好ましく
ない。
【００１３】前述したポリアクリロニトリル繊維、また
はポリアクリロニトリル繊維と炭素質微粉末との混合物
からなる基材に、粉末フェノール樹脂及び気孔形成剤を
混合し、得られた混合物を用い、下記の方法により炭素
電極板を製造する。
はポリアクリロニトリル繊維と炭素質微粉末との混合物
からなる基材に、粉末フェノール樹脂及び気孔形成剤を
混合し、得られた混合物を用い、下記の方法により炭素
電極板を製造する。
【００１４】０．１〜０．５mmの長さに裁断した太さ３
〜１０デニールのポリアクリロニトリル繊維、粒径が１
８０〜５００μｍに粉砕された炭素微粉末、平均粒径４
０〜１０μｍの粉末フェノール樹脂、及び気孔形成剤の
各所定量を混合装置に装入し、これら成分が均一に混合
するまで攪拌混合を施す。混合装置としては一般の攪拌
翼を有する羽ブレンダを用いることが好ましい。
〜１０デニールのポリアクリロニトリル繊維、粒径が１
８０〜５００μｍに粉砕された炭素微粉末、平均粒径４
０〜１０μｍの粉末フェノール樹脂、及び気孔形成剤の
各所定量を混合装置に装入し、これら成分が均一に混合
するまで攪拌混合を施す。混合装置としては一般の攪拌
翼を有する羽ブレンダを用いることが好ましい。
【００１５】このようにして得られた均一混合物は、必
要とする大きさ、厚さに応じて、適宜に設定された温度
及び圧力で、金型プレスなどの方法によりプレス成形さ
れる。この際のプレス温度、圧力及び時間は、結合剤の
硬化温度に達しない温度範囲で、しかも手でハンドリン
グを行える程度に結着した結合状態になるように設定さ
れ、一般に１００〜１４０℃、１〜５０Kg／cm2 、１〜
６０分の条件が適当である。また焼成後の密度が０．５
５〜０．７０ｇ／cm3 になるように各原料の残炭率を考
慮してプレス成型する。
要とする大きさ、厚さに応じて、適宜に設定された温度
及び圧力で、金型プレスなどの方法によりプレス成形さ
れる。この際のプレス温度、圧力及び時間は、結合剤の
硬化温度に達しない温度範囲で、しかも手でハンドリン
グを行える程度に結着した結合状態になるように設定さ
れ、一般に１００〜１４０℃、１〜５０Kg／cm2 、１〜
６０分の条件が適当である。また焼成後の密度が０．５
５〜０．７０ｇ／cm3 になるように各原料の残炭率を考
慮してプレス成型する。
【００１６】上記プレス処理により得られた成形物に、
加熱プレスや熱風乾燥機などを用いて、１４０〜２００
℃で１０分〜１時間の後硬化処理を施す。
加熱プレスや熱風乾燥機などを用いて、１４０〜２００
℃で１０分〜１時間の後硬化処理を施す。
【００１７】上記の後硬化処理された成形物に不融化処
理を施す。不融化処理は、加熱焼成工程後のポリアクリ
ロニトリル繊維の炭化収率を向上させるために行うもの
である。この不融化は、空気中で１５０〜３５０℃で数
１０分〜１００時間の範囲で加熱処理することによって
行われる。
理を施す。不融化処理は、加熱焼成工程後のポリアクリ
ロニトリル繊維の炭化収率を向上させるために行うもの
である。この不融化は、空気中で１５０〜３５０℃で数
１０分〜１００時間の範囲で加熱処理することによって
行われる。
【００１８】次いで不融化処理された成形物を、不活性
ガス雰囲気中で、８００〜１２００℃の温度下で加熱炭
化し、更にアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で、
２２００〜２８００℃の温度で熱処理することによって
黒鉛化させ、それによって、強度に優れた燃料電池用多
孔質炭素電極板が得られる。
ガス雰囲気中で、８００〜１２００℃の温度下で加熱炭
化し、更にアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で、
２２００〜２８００℃の温度で熱処理することによって
黒鉛化させ、それによって、強度に優れた燃料電池用多
孔質炭素電極板が得られる。
【００１９】
【実施例】以下に実施例をあげて本発明をより具体的に
説明するが、もちろん本発明はこれによって限定される
ものではない。尚、「部」とあるのは、すべて「重量
部」を示す。
説明するが、もちろん本発明はこれによって限定される
ものではない。尚、「部」とあるのは、すべて「重量
部」を示す。
【００２０】実施例１ ポリアクリロニトリル繊維（太さ５デニール、長さ０．
５mm）１００重量部、粉末フェノール樹脂（カネボウ製
ベルパールＳ−８９０（商標）、平均粒径２０μｍ）８
１重量部、ポリビニルアルコール（クラレ製ポバール
（商標）、粒径２５０〜４２５μｍのもの）１１５重量
部、ＪＩＳ標準篩の３５．５メッシュを全通させたポリ
エチレン（粒径４２５μｍ以下のもの）１１重量部、ポ
リメタクリル酸メチル樹脂（平均粒径２２０μｍ）８１
重量部を混合した後、ヘンシェルミキサーで１５分間強
攪拌した。混合したこれらの原料混合物を金型に、むら
にならないように充填し、平に押し固めた。この混合物
を１４０℃に加熱されたプレス機にかけて、板状に硬化
させ（成形圧力１５Kg／cm2 、保持時間２０分）、これ
に熱風乾燥機で後硬化処理を施して、結合剤を完全に熱
硬化させた（１８０℃、保持時間３０分）。得られたプ
レス板を空気中で２１５℃で５時間加熱し、不融化処理
を行った。次に不融化板状物をグラファイト板の間に挟
み、これに窒素ガス中で１０００℃、３０分間の加熱炭
化処理を施し、その後アルゴンガス中で２４００℃、１
時間の熱処理を施して多孔質炭素電極板を製造した。
５mm）１００重量部、粉末フェノール樹脂（カネボウ製
ベルパールＳ−８９０（商標）、平均粒径２０μｍ）８
１重量部、ポリビニルアルコール（クラレ製ポバール
（商標）、粒径２５０〜４２５μｍのもの）１１５重量
部、ＪＩＳ標準篩の３５．５メッシュを全通させたポリ
エチレン（粒径４２５μｍ以下のもの）１１重量部、ポ
リメタクリル酸メチル樹脂（平均粒径２２０μｍ）８１
重量部を混合した後、ヘンシェルミキサーで１５分間強
攪拌した。混合したこれらの原料混合物を金型に、むら
にならないように充填し、平に押し固めた。この混合物
を１４０℃に加熱されたプレス機にかけて、板状に硬化
させ（成形圧力１５Kg／cm2 、保持時間２０分）、これ
に熱風乾燥機で後硬化処理を施して、結合剤を完全に熱
硬化させた（１８０℃、保持時間３０分）。得られたプ
レス板を空気中で２１５℃で５時間加熱し、不融化処理
を行った。次に不融化板状物をグラファイト板の間に挟
み、これに窒素ガス中で１０００℃、３０分間の加熱炭
化処理を施し、その後アルゴンガス中で２４００℃、１
時間の熱処理を施して多孔質炭素電極板を製造した。
【００２１】実施例２ 実施例１と同様にして炭素電極板を製造した。ただし原
料配合においてポリアクリロニトリル繊維１００重量部
の代りにポリアクリロニトリル繊維２４重量部と、ＪＩ
Ｓ標準篩の３５．５メッシュを全通させたピッチコーク
ス（粒径２５０〜４２５μｍのもの）７６重量部の混合
物を用いた。
料配合においてポリアクリロニトリル繊維１００重量部
の代りにポリアクリロニトリル繊維２４重量部と、ＪＩ
Ｓ標準篩の３５．５メッシュを全通させたピッチコーク
ス（粒径２５０〜４２５μｍのもの）７６重量部の混合
物を用いた。
【００２２】比較例１ 実施例１と同様にして炭素電極板を製造した。ただし原
料配合において、ポリアクリロニトリル繊維を使用せ
ず、その代りに炭素繊維（太さ直径１６μｍ、長さ０．
３７mm）を用いた。
料配合において、ポリアクリロニトリル繊維を使用せ
ず、その代りに炭素繊維（太さ直径１６μｍ、長さ０．
３７mm）を用いた。
【００２３】比較例２ 比較例１と同様にして炭素電極板を製造した。ただし原
料配合において、基材として炭素繊維２４重量部と、ピ
ッチコークス（平均粒径２５０〜４２５μｍのもの）７
６重量部の混合物を用いた。
料配合において、基材として炭素繊維２４重量部と、ピ
ッチコークス（平均粒径２５０〜４２５μｍのもの）７
６重量部の混合物を用いた。
【００２４】比較例３ 比較例２と同様にして炭素電極板を製造した。ただし原
料配合において、ピッチコークスとして粒径４５μｍ以
下のものを用い、またポリビニルアルコールとして、Ｊ
ＩＳ標準篩の１００メッシュを全通させた粒径９０〜１
５０μｍのものを用いた。
料配合において、ピッチコークスとして粒径４５μｍ以
下のものを用い、またポリビニルアルコールとして、Ｊ
ＩＳ標準篩の１００メッシュを全通させた粒径９０〜１
５０μｍのものを用いた。
【００２５】性能テスト 上記の実施例１及び２と比較例１，２及び３で得られた
炭素電極板の曲げ強度、曲げ弾性率、圧縮強度、および
ＪＩＳ硬度を下記方法により測定した。 （１）曲げ強度、曲げ弾性率は、引張り試験機（東洋ボ
ールドウィン製）により、炭素板の両端（スパン７cm）
を固定し、中央部を１mm／min.の速度で引張り、破壊直
前の応力と炭素板のたわみより以下の式で求められた。
炭素電極板の曲げ強度、曲げ弾性率、圧縮強度、および
ＪＩＳ硬度を下記方法により測定した。 （１）曲げ強度、曲げ弾性率は、引張り試験機（東洋ボ
ールドウィン製）により、炭素板の両端（スパン７cm）
を固定し、中央部を１mm／min.の速度で引張り、破壊直
前の応力と炭素板のたわみより以下の式で求められた。
【００２６】（２）圧縮強度は、同じく引張り試験機に
より炭素板の面積２．５cm2 に対して０．４mm／min.の
速度で圧縮を加えたとき、挫屈を開始するときの応力を
１cm 2 当たりで表した値である。これらの結果を表１に
示す。
より炭素板の面積２．５cm2 に対して０．４mm／min.の
速度で圧縮を加えたとき、挫屈を開始するときの応力を
１cm 2 当たりで表した値である。これらの結果を表１に
示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１から明らかなように本発明により得ら
れた実施例１の製品は、比較例１，２，３の製品に対し
て、曲げ強度、曲げ弾性率、及び厚さ方向の圧縮強度が
著しくすぐれたものであった。
れた実施例１の製品は、比較例１，２，３の製品に対し
て、曲げ強度、曲げ弾性率、及び厚さ方向の圧縮強度が
著しくすぐれたものであった。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、ポリアクリロニトリル繊維、
またはポリアクリロニトリル繊維と炭素質微粉末との混
合物を基材とし、これに粉末フェノール樹脂及び気孔形
成剤を混合し、得られた混合物を加熱成形後、後硬化処
理、不融化処理、加熱炭化、および熱処理することによ
り燃料電池用多孔質炭素電極板を得る方法である。本発
明の特徴は、基材としてポリアクリロニトリル繊維を配
合することにより、曲げ強度、曲げ弾性率及び厚さ方向
の圧縮強度に優れた燃料電池用多孔質炭素電極板が得ら
れることである。
またはポリアクリロニトリル繊維と炭素質微粉末との混
合物を基材とし、これに粉末フェノール樹脂及び気孔形
成剤を混合し、得られた混合物を加熱成形後、後硬化処
理、不融化処理、加熱炭化、および熱処理することによ
り燃料電池用多孔質炭素電極板を得る方法である。本発
明の特徴は、基材としてポリアクリロニトリル繊維を配
合することにより、曲げ強度、曲げ弾性率及び厚さ方向
の圧縮強度に優れた燃料電池用多孔質炭素電極板が得ら
れることである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽牟 昇次 東京都江東区東雲１丁目10番６号 王子製 紙株式会社商品研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 ポリアクリロニトリル繊維、またはポリ
アクリロニトリル繊維と炭素質微粉末との混合物に対し
て、平均粒径が１０〜４０μｍの粉末フェノール樹脂６
０〜１００重量％、及び９００℃での焼成時の炭化収率
が１０重量％以下の気孔形成剤５０〜２３０重量％を混
合し、得られた混合物を加熱成形し、得られた成形体に
後硬化処理、及び空気中における不融化処理を施し、次
いで不活性ガス雰囲気中において８００℃以上の加熱炭
化処理を施し、更に不活性ガス雰囲気中において２２０
０〜２８００℃の熱処理を施すことを特徴とする、耐屈
曲性および強度の優れた燃料電池用多孔質炭素電極板の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4049180A JPH05251088A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 燃料電池用多孔質炭素電極板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4049180A JPH05251088A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 燃料電池用多孔質炭素電極板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251088A true JPH05251088A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=12823854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4049180A Pending JPH05251088A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 燃料電池用多孔質炭素電極板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05251088A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1982000637A1 (en) * | 1980-08-25 | 1982-03-04 | R Holtz | Mushroom growth enhancers and method for preparing same |
| JP2008204823A (ja) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Toho Tenax Co Ltd | 炭素繊維シート及びその製造方法 |
| JP2010095395A (ja) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 多孔質電極基材、その製造方法、膜−電極接合体、および固体高分子型燃料電池 |
| JP2010095419A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 多孔質電極基材、その製造方法、膜−電極接合体、および固体高分子型燃料電池 |
| JP2010244956A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 多孔質電極基材、その製造方法、膜−電極接合体、および燃料電池 |
| WO2014039038A1 (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-13 | United Technologies Corporation | Method of processing a porous article |
| EP2399882A3 (en) * | 2010-06-28 | 2014-10-29 | United Technologies Corporation | Composite powders |
| US9719174B2 (en) | 2010-06-28 | 2017-08-01 | United Technologies Corporation | Article having composite coating |
| KR20180129710A (ko) * | 2018-11-21 | 2018-12-05 | 한양대학교 산학협력단 | 다공성 구조체의 제조방법 |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4049180A patent/JPH05251088A/ja active Pending
Cited By (10)
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| WO1982000637A1 (en) * | 1980-08-25 | 1982-03-04 | R Holtz | Mushroom growth enhancers and method for preparing same |
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| KR20180129710A (ko) * | 2018-11-21 | 2018-12-05 | 한양대학교 산학협력단 | 다공성 구조체의 제조방법 |
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