JPS59214161A - 燃料電池用炭素板 - Google Patents
燃料電池用炭素板Info
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- JPS59214161A JPS59214161A JP58086772A JP8677283A JPS59214161A JP S59214161 A JPS59214161 A JP S59214161A JP 58086772 A JP58086772 A JP 58086772A JP 8677283 A JP8677283 A JP 8677283A JP S59214161 A JPS59214161 A JP S59214161A
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- carbon
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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
-
- 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
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0234—Carbonaceous material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
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- H01M4/8636—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells with a gradient in another property than porosity
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は燃料電池に用いられる、電極およびセパレータ
を兼ね具えた炭素板に関するものである。
を兼ね具えた炭素板に関するものである。
燃料電池は燃料の酸化反応を電気的に行なわせて、酸化
に伴う自由エネルギー変化を直接電気エネルギーとして
取出すものである。
に伴う自由エネルギー変化を直接電気エネルギーとして
取出すものである。
例えば、燃料ＫＨ２を用い、０２と電気化学的に反応さ
せるものにおいては、第７図に示すように電極１．２及
びリン酸溶液を保持する構造体３とから構成される。上
記電極１．２はガスが通シ易いように多孔質であること
が必要で、この多孔質部分にはｐｔ等の触媒が担持され
ている。また、上記電極１．２の一方の面には、溝ｌａ
、２ａが設けられ、それぞれの溝１ａ、２ａを穏ってセ
パレータ４．４が設けられている、溝１ａ、２ａにはそ
れぞれＨ２，０２が通され、Ｈ２，０２の電気化学的反
応がｐｔ等の触媒の存在下で多孔板中に保持されたリン
酸水溶液中で行なわれ、単位ユニットの燃料電池Ａとな
っている。このユニット燃料電池ＡＦｉ電圧が小さいた
め実用的には通常これを積層して直列に接続して使用す
る。
せるものにおいては、第７図に示すように電極１．２及
びリン酸溶液を保持する構造体３とから構成される。上
記電極１．２はガスが通シ易いように多孔質であること
が必要で、この多孔質部分にはｐｔ等の触媒が担持され
ている。また、上記電極１．２の一方の面には、溝ｌａ
、２ａが設けられ、それぞれの溝１ａ、２ａを穏ってセ
パレータ４．４が設けられている、溝１ａ、２ａにはそ
れぞれＨ２，０２が通され、Ｈ２，０２の電気化学的反
応がｐｔ等の触媒の存在下で多孔板中に保持されたリン
酸水溶液中で行なわれ、単位ユニットの燃料電池Ａとな
っている。このユニット燃料電池ＡＦｉ電圧が小さいた
め実用的には通常これを積層して直列に接続して使用す
る。
ところで、上記セパレータ４は、抵抗を出来るだけ小さ
くするため極めて薄くなっており、折れ易く、取扱いに
慎重を要するため・燃料電池の生産性を低下せしめ、さ
らに電極１．２とセパレータ４を重ね合わせた場合、・
両者の間の抵抗が大きい不都合があった。
くするため極めて薄くなっており、折れ易く、取扱いに
慎重を要するため・燃料電池の生産性を低下せしめ、さ
らに電極１．２とセパレータ４を重ね合わせた場合、・
両者の間の抵抗が大きい不都合があった。
本発明は、上記の事情に鑑み、折損しにくいため扱い易
く、かつ燃料電池を構成する場合の枚数を少なくして、
当接部分を減少することが出来る燃料筒、池月の炭素板
を提供することを目的とするもので、その吸旨は、炭素
板の片面が緻密で流体不透過性であシ、他面が粗で流体
透過性を有し、かつ、両者の境界層が密から粗に連続的
に変化する遷移層からなり、上記炭素板内に流体の流通
通路が設けられていることを特徴とする燃料電池用炭素
板にある。
く、かつ燃料電池を構成する場合の枚数を少なくして、
当接部分を減少することが出来る燃料筒、池月の炭素板
を提供することを目的とするもので、その吸旨は、炭素
板の片面が緻密で流体不透過性であシ、他面が粗で流体
透過性を有し、かつ、両者の境界層が密から粗に連続的
に変化する遷移層からなり、上記炭素板内に流体の流通
通路が設けられていることを特徴とする燃料電池用炭素
板にある。
以下本発明を図面を参照して説、明する。
第１図（ａ）（ｂ）ないし第７図は本発明に係る燃料電
池用炭素板１１の一実施例を示すもので、その厚さａけ
約←關でを）る。この炭素板１１の一方の面１１ａより
約ｌｊ間の厚さの部分Ｂを隔てて、横断面が正方形で、
辺／２＆の長さｂが、２閾の、多数の貫通孔１２が隣り
合う貫通孔１２．１２の間の壁部１３の厚さｄが約２ｍ
ｍとなるように平行に設けられている。したがって、上
記炭素板１１の他方の面１１ｂと上記貫通孔工２の上向
面との間り部の厚さは約θ、ｔｗとなる。
池用炭素板１１の一実施例を示すもので、その厚さａけ
約←關でを）る。この炭素板１１の一方の面１１ａより
約ｌｊ間の厚さの部分Ｂを隔てて、横断面が正方形で、
辺／２＆の長さｂが、２閾の、多数の貫通孔１２が隣り
合う貫通孔１２．１２の間の壁部１３の厚さｄが約２ｍ
ｍとなるように平行に設けられている。したがって、上
記炭素板１１の他方の面１１ｂと上記貫通孔工２の上向
面との間り部の厚さは約θ、ｔｗとなる。
上記炭素板１１は、面１１ｂから面１１ａに向って緻密
質から粗質に連続的に遷移しており、貫通孔１２＆Ｃ導
入されるガス、Ｈ２又は０２はＤ部を透過せず、粗質の
１３部のみを透過するようになっている。したがって、
第７図に示すように炭素板工１．１１の粗面１１ａ、１
１ａをリン酸水溶液を間にして対向させ、炭素板１１．
１１の貫通孔１２．１２にそれぞれＨ２，０２を導入す
るようして、ユニット電池Ａが構成される。このユニッ
ト電池Ａを直列Ｋｆｐ層することにより、実用的な燃料
電池が得られる。
質から粗質に連続的に遷移しており、貫通孔１２＆Ｃ導
入されるガス、Ｈ２又は０２はＤ部を透過せず、粗質の
１３部のみを透過するようになっている。したがって、
第７図に示すように炭素板工１．１１の粗面１１ａ、１
１ａをリン酸水溶液を間にして対向させ、炭素板１１．
１１の貫通孔１２．１２にそれぞれＨ２，０２を導入す
るようして、ユニット電池Ａが構成される。このユニッ
ト電池Ａを直列Ｋｆｐ層することにより、実用的な燃料
電池が得られる。
上記炭素板１１は、第１図の電極１或いは２とセパレー
タ４とを一体化した構造となっているので燃料電池を製
造する場合、上記炭素板１１のみを扱えばより、寸た従
来のセパレータのように折損することなく、広い面積の
燃料電池を効率よく製造することが出来る。さらに、電
極とセパレータとは一体のため、ユニット電池Ａを積層
する場合の面は十となシ抵抗が少なくなる。
タ４とを一体化した構造となっているので燃料電池を製
造する場合、上記炭素板１１のみを扱えばより、寸た従
来のセパレータのように折損することなく、広い面積の
燃料電池を効率よく製造することが出来る。さらに、電
極とセパレータとは一体のため、ユニット電池Ａを積層
する場合の面は十となシ抵抗が少なくなる。
次に上記炭素板１１の製造方法を説明する１、（１）黒
鉛微粉末（，２ｏ ｏメツシュバスのもの）：、４０ｗ
ｔ％、炭素縁＃：（０，７ｔｍｍ以下）：／ｊｗｔ％、
黒鉛粒（１，１θ〜６０メツシユ）：、２ｔｗｔチ、か
らなる炭素分散質ｌ１０ｇを、界面活性剤としてｆ［ア
ルキルスルホン酸ナトリウム／２、糊剤としてポリエチ
レンクリコール／２を添加しｆｃ、２ｔの水に投入した
。一方、ヌンチェロートに最大孔径１０μを有する直径
／ＡＯｒｒｒｍの濾紙を敷き、この瀘紙面よｐ／！；ｔ
ｒａｎ浮かせて２間角の発泡ポリスチレン棒を、２筋間
隔に平行に並べ懸持した。この濾紙上に、上記水に投入
した炭素分散質を攪拌して充分分散させながら流し込み
、５分間静置した後、！ ！ Ｏｍｍ Ｉ（ｇの減圧で
吸引濾過した。上記換作によって濾紙上に残留した炭素
板状物の厚さは約グ癲であった。
鉛微粉末（，２ｏ ｏメツシュバスのもの）：、４０ｗ
ｔ％、炭素縁＃：（０，７ｔｍｍ以下）：／ｊｗｔ％、
黒鉛粒（１，１θ〜６０メツシユ）：、２ｔｗｔチ、か
らなる炭素分散質ｌ１０ｇを、界面活性剤としてｆ［ア
ルキルスルホン酸ナトリウム／２、糊剤としてポリエチ
レンクリコール／２を添加しｆｃ、２ｔの水に投入した
。一方、ヌンチェロートに最大孔径１０μを有する直径
／ＡＯｒｒｒｍの濾紙を敷き、この瀘紙面よｐ／！；ｔ
ｒａｎ浮かせて２間角の発泡ポリスチレン棒を、２筋間
隔に平行に並べ懸持した。この濾紙上に、上記水に投入
した炭素分散質を攪拌して充分分散させながら流し込み
、５分間静置した後、！ ！ Ｏｍｍ Ｉ（ｇの減圧で
吸引濾過した。上記換作によって濾紙上に残留した炭素
板状物の厚さは約グ癲であった。
この炭素板状物を７昼夜風乾し、さらにと０℃で３時間
乾燥した後、メタノールで稀釈したレゾール系フェノー
ル樹脂昭和ユニオン合材・Ｂ ＲＳ−３３０，３ｏ ｗ
ｔ ｑ６濃に溶液を真空含浸させ、とれを７５０℃に保
持して７時間硬化せしめ、さらに不活性雰囲気中で♂時
間の間に１０００”Ｑまで昇温しで炭化した。この炭化
により、上記発泡ポリスチレン棒は分解消失し、平行な
芦通孔１２が穿設された炭素板かに’ｌられた。次いで
さらに強度を増すため、フェノール樹脂を緻密質側の面
に塗布し、樹脂が硬化した後、再度上記条件で炭化処理
を行ない、炭素板１１を得た。この炭素板１１は、分散
された炭素が濾紙上に粒度の大きなものから順次沈降す
るため、下方が粗質、上方が緻密質となる。
乾燥した後、メタノールで稀釈したレゾール系フェノー
ル樹脂昭和ユニオン合材・Ｂ ＲＳ−３３０，３ｏ ｗ
ｔ ｑ６濃に溶液を真空含浸させ、とれを７５０℃に保
持して７時間硬化せしめ、さらに不活性雰囲気中で♂時
間の間に１０００”Ｑまで昇温しで炭化した。この炭化
により、上記発泡ポリスチレン棒は分解消失し、平行な
芦通孔１２が穿設された炭素板かに’ｌられた。次いで
さらに強度を増すため、フェノール樹脂を緻密質側の面
に塗布し、樹脂が硬化した後、再度上記条件で炭化処理
を行ない、炭素板１１を得た。この炭素板１１は、分散
された炭素が濾紙上に粒度の大きなものから順次沈降す
るため、下方が粗質、上方が緻密質となる。
通常、上記再炭化処理した炭素板に軽ル゛の表面加工を
施して燃料電池用炭素板１１として使用に供する。この
ようにして製造した炭素板１１の！持性を第７表に示す
。
施して燃料電池用炭素板１１として使用に供する。この
ようにして製造した炭素板１１の！持性を第７表に示す
。
第 ／ 閑
（２） 乙、！；Ｏ×７ＪＯ−の薄板を作成し、フェ
ノール１１脂を含浸した後、４Ｌｒｒｒｍの間隙を有す
るロールの間を通して表面をなめらかにした外は、（１
）と同じにして炭素板を作成した。この炭素板は（１）
のもとと同じ特性を廟し、両端を手で持ち上げて上下に
振動させても割れることになかった。 ４（
３）厚さ２ｖａｎの発泡ポリスチレンを、ｅ：２ｔｒｒ
ｍ、ｆ：ｌ！ｔｒａｎとして第５図よう忙六角形匠打ち
抜き（１）の発泡ポリスチレン棒の代りに使用した外は
、（１）と同じ操作によって内部に網目状の貫通孔を有
する炭素板を作成した。この炭素板およびα）Ｋよって
作成した炭素板を深さ１０ｃｍの水中に沈め、それぞれ
端面よ〃空気を圧入して気泡の発生状態を観察した。そ
の結果、緻密質の面からの気泡の発生はともになかった
。また、粗面からの気泡発生状態は、（１）の炭素板に
比較して、（３）の網目状貫通孔を有する炭素板の方が
均等であった。
ノール１１脂を含浸した後、４Ｌｒｒｒｍの間隙を有す
るロールの間を通して表面をなめらかにした外は、（１
）と同じにして炭素板を作成した。この炭素板は（１）
のもとと同じ特性を廟し、両端を手で持ち上げて上下に
振動させても割れることになかった。 ４（
３）厚さ２ｖａｎの発泡ポリスチレンを、ｅ：２ｔｒｒ
ｍ、ｆ：ｌ！ｔｒａｎとして第５図よう忙六角形匠打ち
抜き（１）の発泡ポリスチレン棒の代りに使用した外は
、（１）と同じ操作によって内部に網目状の貫通孔を有
する炭素板を作成した。この炭素板およびα）Ｋよって
作成した炭素板を深さ１０ｃｍの水中に沈め、それぞれ
端面よ〃空気を圧入して気泡の発生状態を観察した。そ
の結果、緻密質の面からの気泡の発生はともになかった
。また、粗面からの気泡発生状態は、（１）の炭素板に
比較して、（３）の網目状貫通孔を有する炭素板の方が
均等であった。
以上述べたように、本発明九係る燃料電池用炭素板は、
電極とセパ１／−夕が一体となっているので、従来のも
のに比し格段に丈夫で折損しにくく、取扱いが容易であ
）、また、一体で扱うので手間がかからず生産性が高す
る。さらに、溝切りや加工によるロスが少なく、重ね合
せる接合部が少ないので従来のものに比し接触抵抗が十
に万る等の長所を有する。
電極とセパ１／−夕が一体となっているので、従来のも
のに比し格段に丈夫で折損しにくく、取扱いが容易であ
）、また、一体で扱うので手間がかからず生産性が高す
る。さらに、溝切りや加工によるロスが少なく、重ね合
せる接合部が少ないので従来のものに比し接触抵抗が十
に万る等の長所を有する。
第７図は、従来の燃料電池を示す斜視図、第２図（ａ）
（ｂ）ｉいし第≠図は、本発明Ｋ（系る炭素板の一実施
例を示すもので第２図（ａ）は正面図、第２図（ｂ）は
第２図（ａ）の一部拡大図、冴３３図Ｖ：ｒ第２図（ａ
）の■−■矢視断面臥第弘図は、本発明の紗之素板で構
成した燃料電池の正面図、第５図は本発明に係る炭素板
の他の例を作成するのにイ吏用する発泡ボ１ノスチレン
シート型の図である。 １１・・・・・・燃料電池用炭素板、ＩＩＩＬ・・・・
・・一方の面（粗側面）、１１ｂ・・・・・・他方の’
１Ｔｈｉ （密イ貝１１面）、１２・・・・・・貫通孔
、１２ａ・・・・・・断面正方形の辺、Ａ・・・・・・
燃料電池、Ｂ・・・・・・面１１ａと貫；１ｉｌＩＬ下
１１面下問１分、Ｄ・・・・・・面１１ｂと頁）杓子Ｌ
−ヒ内面の出］部分、ａ・・・・・・炭素板の厚さ、ｂ
・・・・・・貫通子りの辺の長さ、ｄ・・・・・・壁１
３の厚さ、ｅ・・・・・・網のｔ１帖、、 ｆ・・・
・・・六角孔の辺の長さ。
（ｂ）ｉいし第≠図は、本発明Ｋ（系る炭素板の一実施
例を示すもので第２図（ａ）は正面図、第２図（ｂ）は
第２図（ａ）の一部拡大図、冴３３図Ｖ：ｒ第２図（ａ
）の■−■矢視断面臥第弘図は、本発明の紗之素板で構
成した燃料電池の正面図、第５図は本発明に係る炭素板
の他の例を作成するのにイ吏用する発泡ボ１ノスチレン
シート型の図である。 １１・・・・・・燃料電池用炭素板、ＩＩＩＬ・・・・
・・一方の面（粗側面）、１１ｂ・・・・・・他方の’
１Ｔｈｉ （密イ貝１１面）、１２・・・・・・貫通孔
、１２ａ・・・・・・断面正方形の辺、Ａ・・・・・・
燃料電池、Ｂ・・・・・・面１１ａと貫；１ｉｌＩＬ下
１１面下問１分、Ｄ・・・・・・面１１ｂと頁）杓子Ｌ
−ヒ内面の出］部分、ａ・・・・・・炭素板の厚さ、ｂ
・・・・・・貫通子りの辺の長さ、ｄ・・・・・・壁１
３の厚さ、ｅ・・・・・・網のｔ１帖、、 ｆ・・・
・・・六角孔の辺の長さ。
Claims (1)
- 炭素板の片面が緻密で流体不透過性であり、他面が粗で
流体透過性を有し、かつ、両者の境界層が密から粗に連
続的に変化する遷移層からなシ、上記炭素板内に流体の
流通通路が設けられていることを特徴とする燃料電池用
炭素板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58086772A JPS59214161A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 燃料電池用炭素板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58086772A JPS59214161A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 燃料電池用炭素板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59214161A true JPS59214161A (ja) | 1984-12-04 |
Family
ID=13896038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58086772A Pending JPS59214161A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 燃料電池用炭素板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59214161A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011027539A1 (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-10 | パナソニック株式会社 | 膜電極接合体及びその製造方法、並びに燃料電池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5978459A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-07 | Toray Ind Inc | 燃料電池用極板 |
-
1983
- 1983-05-18 JP JP58086772A patent/JPS59214161A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5978459A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-07 | Toray Ind Inc | 燃料電池用極板 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011027539A1 (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-10 | パナソニック株式会社 | 膜電極接合体及びその製造方法、並びに燃料電池 |
| JP4790873B2 (ja) * | 2009-09-01 | 2011-10-12 | パナソニック株式会社 | 膜電極接合体及びその製造方法、並びに燃料電池 |
| JP2012059694A (ja) * | 2009-09-01 | 2012-03-22 | Panasonic Corp | 膜電極接合体及びその製造方法、並びに燃料電池 |
| US9793555B2 (en) | 2009-09-01 | 2017-10-17 | Panasonic Corporation | Membrane electrode assembly with gas diffusion layers having a rib porosity and method of manufacturing the same, as well as fuel cell |
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