JPS5946762A - 燃料電池用極板 - Google Patents
燃料電池用極板Info
- Publication number
- JPS5946762A JPS5946762A JP57157115A JP15711582A JPS5946762A JP S5946762 A JPS5946762 A JP S5946762A JP 57157115 A JP57157115 A JP 57157115A JP 15711582 A JP15711582 A JP 15711582A JP S5946762 A JPS5946762 A JP S5946762A
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- JP
- Japan
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- plate
- short
- fibers
- carbon fibers
- organic
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- 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
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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、燃料電池用極板に関する。
燃料電池、特にリン酸水溶液を電解質とするような高温
型燃料電池においては、化学的に安定であるという理由
でその極板を炭素材料で（１η成している。
型燃料電池においては、化学的に安定であるという理由
でその極板を炭素材料で（１η成している。
そのような極板としては、従来、多孔質基板の一面に、
水素などの燃料ガスや、空気または酸素を流すだめの溝
を切った。いわゆるリブイ」晩板と呼ばれるもので、平
均長５０〜ろＯＯμの炭素６（維短繊維を炭化物で結着
してなるようなものが知られている。
水素などの燃料ガスや、空気または酸素を流すだめの溝
を切った。いわゆるリブイ」晩板と呼ばれるもので、平
均長５０〜ろＯＯμの炭素６（維短繊維を炭化物で結着
してなるようなものが知られている。
しかし々から、かかる従来の極板に１．炭素繊維を使用
してはいるものの、平均長５０〜３００μという、短繊
糺と称されるもののなかでも比較的短いものを、しかも
即独で使用しているので９機械的特性、特に曲げ強度や
曲げ剛性が低いという欠点があった。曲げ強度や曲げ剛
性が低いと９組立時の取扱性が大変悪くなる。この点は
、近年。
してはいるものの、平均長５０〜３００μという、短繊
糺と称されるもののなかでも比較的短いものを、しかも
即独で使用しているので９機械的特性、特に曲げ強度や
曲げ剛性が低いという欠点があった。曲げ強度や曲げ剛
性が低いと９組立時の取扱性が大変悪くなる。この点は
、近年。
電池を大容量化する目的で、たとえば６００ｍｍ角。
９００皿角といつだ大型の極板が検討されるようになっ
てきたこともあって、大きな解決課題として取り」二け
られている。
てきたこともあって、大きな解決課題として取り」二け
られている。
寸だ、上記従来の極板は、北述したように短い短繊維を
単独で（史用していることから、短繊維が密につまりす
ぎていて、気孔率が低いという欠点もあった。極板の気
孔率は、高い電気伝導性が得られるという点では低いほ
うが好ましいのであるが、基板においては、燃料ガスや
、空気−まプこは酸素の透過性をよくして反応効率、ｏ
・いては発電効率を上げるうえで高い嫌うが好ましいも
のである。
単独で（史用していることから、短繊維が密につまりす
ぎていて、気孔率が低いという欠点もあった。極板の気
孔率は、高い電気伝導性が得られるという点では低いほ
うが好ましいのであるが、基板においては、燃料ガスや
、空気−まプこは酸素の透過性をよくして反応効率、ｏ
・いては発電効率を上げるうえで高い嫌うが好ましいも
のである。
本発明の「１的は、従来の極板の上記欠点をノリアトＪ
！し９、機械的特性、特に曲げ強度や曲げ剛性が高くて
扱いやすく、シかも基板の気孔率が高くて高い発電効率
を得ることができる燃料電池用極板を４是供するにある
。
！し９、機械的特性、特に曲げ強度や曲げ剛性が高くて
扱いやすく、シかも基板の気孔率が高くて高い発電効率
を得ることができる燃料電池用極板を４是供するにある
。
上記目的を達成するだめの本発明は、多孔質Ｊ山板の一
面にリブを設けて彦るリブ付極板であって。
面にリブを設けて彦るリブ付極板であって。
前記基板は平均長１〜５ ＋ｎｍの炭素繊維短繊維を炭
化物で結着してなり、前記リブは平均長５０〜３００μ
の炭素繊維短繊維を炭化物で結着してなる燃料電池用極
板を特徴とするものである。
化物で結着してなり、前記リブは平均長５０〜３００μ
の炭素繊維短繊維を炭化物で結着してなる燃料電池用極
板を特徴とするものである。
本発明の極板の一実施例を説明するに、第１図は、積層
型燃料電池をその１ユニット分について示す概略斜視図
である。
型燃料電池をその１ユニット分について示す概略斜視図
である。
第１図において、２枚の極板１，２の間にｉ−Ｊ、。
たとえばリン酸水溶液から々る電解質層ろが配置されて
いる。上記極板１，２と電解質層６の間には、たとえば
白金黒からなる触媒４，５がｌ；’Ｉｉ持されている。
いる。上記極板１，２と電解質層６の間には、たとえば
白金黒からなる触媒４，５がｌ；’Ｉｉ持されている。
極板１，２は、全体として２〜５ｍｍ程度の厚みを有し
ている。各極板ば、その−面に互に並行した多数のリブ
７を有し、そのリブ７によって１幅および深さがともに
１．５−２．５ ｎｕｎ稈度である溝８が形成されてい
る。ずなわち、上記極板１．２はリブ伺極板と呼ばれる
もので、極板１と２は、上記−面と対応する他面がＨに
対向し、かつ溝８が互に直交するように配置され、いず
れか一方の極板の溝８内に空気または酸素が流され。
ている。各極板ば、その−面に互に並行した多数のリブ
７を有し、そのリブ７によって１幅および深さがともに
１．５−２．５ ｎｕｎ稈度である溝８が形成されてい
る。ずなわち、上記極板１．２はリブ伺極板と呼ばれる
もので、極板１と２は、上記−面と対応する他面がＨに
対向し、かつ溝８が互に直交するように配置され、いず
れか一方の極板の溝８内に空気または酸素が流され。
他方の極板の溝８内に燃料ガス（水素、天然ガスなど）
が流されるものである。積層型燃料電池は。
が流されるものである。積層型燃料電池は。
上記のようなユニットを多数積層して溝成されるが、各
層間は、９．気もしくは酸素１だは燃料ガス上記極板１
（２）は、第２図（概略斜視図）に示すように、 Ｊ、
ｌ：板９と」二重リブ７とからなっている。爪板９は、
その板面とほぼ平行な面内においてランダムな方向を向
いた平均繊維長１〜５ ｍｍの炭素繊維短繊維１０を、
その交点゛またり、最も近接する点において炭化物１１
で結着し、一体に保持してなる。リブ７も」、（板９と
同様にｌニア、７成さＩ）ているが、炭素紙＆ｌｌＩ短
縁鼾１．は、上記炭素繊維短繊維１０よりも短い、平均
繊維長５０−３００μノ炭素繊維短繊維１２が使われて
いる。このリブ７においては、極板１（２）の厚み方向
に良好な電気伝導性が得られるように、炭素繊維短縁＆
ｆｆｉ １２の多くが上記厚み方向に向いているのが好
寸しい。
層間は、９．気もしくは酸素１だは燃料ガス上記極板１
（２）は、第２図（概略斜視図）に示すように、 Ｊ、
ｌ：板９と」二重リブ７とからなっている。爪板９は、
その板面とほぼ平行な面内においてランダムな方向を向
いた平均繊維長１〜５ ｍｍの炭素繊維短繊維１０を、
その交点゛またり、最も近接する点において炭化物１１
で結着し、一体に保持してなる。リブ７も」、（板９と
同様にｌニア、７成さＩ）ているが、炭素紙＆ｌｌＩ短
縁鼾１．は、上記炭素繊維短繊維１０よりも短い、平均
繊維長５０−３００μノ炭素繊維短繊維１２が使われて
いる。このリブ７においては、極板１（２）の厚み方向
に良好な電気伝導性が得られるように、炭素繊維短縁＆
ｆｆｉ １２の多くが上記厚み方向に向いているのが好
寸しい。
上述したような極板は、６０〜９０係程度の高い気孔率
を有していて、多孔性であるが、リブにおいては、電気
伝導性を高ぐするために、やや低目の６０〜７０係程度
の気孔率であるのが好ましい。一方、基板においては、
空気もしくは酸素または燃料ガスの透過性をよくして反
応効率、ひいては発電効率を上げるために、７０係以上
の気孔率であるのが好ましい。この場合、電気伝導性は
やや低下するが、基板は面積が大きく、かつ薄いので、
それほど問題にはなら表い。
を有していて、多孔性であるが、リブにおいては、電気
伝導性を高ぐするために、やや低目の６０〜７０係程度
の気孔率であるのが好ましい。一方、基板においては、
空気もしくは酸素または燃料ガスの透過性をよくして反
応効率、ひいては発電効率を上げるために、７０係以上
の気孔率であるのが好ましい。この場合、電気伝導性は
やや低下するが、基板は面積が大きく、かつ薄いので、
それほど問題にはなら表い。
炭素繊維、短縁＃（１：は、ピッチ系、ポリアクリルニ
トリル系のいずれであってもよく、また炭素化系。
トリル系のいずれであってもよく、また炭素化系。
黒鉛化系のいずれであってもよいが、電気伝導性や１１
′ｌｌＩ食性が高く、シかも；幾械的諸特性が優れてい
るという、Ｆｌｐ山で、ポリアクリルニトリル系の黒鉛
化炭素繊維からなるものであるのが好捷しい。なお、炭
素繊維短繊維は２通常、５〜１５μ程度の直径を有して
いる。
′ｌｌＩ食性が高く、シかも；幾械的諸特性が優れてい
るという、Ｆｌｐ山で、ポリアクリルニトリル系の黒鉛
化炭素繊維からなるものであるのが好捷しい。なお、炭
素繊維短繊維は２通常、５〜１５μ程度の直径を有して
いる。
基板における炭素紙８イ１短繊絹、の平均長を１〜５＋
１１１１１としているのは、１ｎｕｎ未満であると極板
として必要な機械的特性ｙ％に曲げ強度や曲げ剛性が不
足し、一方、５ｍｍを越えるような長いものでは。
１１１１１としているのは、１ｎｕｎ未満であると極板
として必要な機械的特性ｙ％に曲げ強度や曲げ剛性が不
足し、一方、５ｍｍを越えるような長いものでは。
均一に分散させるのが難しくなって１機械的特性が低下
したり、気孔の分布にむらができて発↑ｂ７効率が低下
するかもである。また、リグに平均長５０〜５００μの
炭素繊維短繊維を使用しているのは、５０μ未満では短
繊維が密につまりすぎて気孔率が極端に低下し、一方、
３００μを越えると、短繊維の含有量が少なくなったり
、短縁糸１１がリブの隅々捷で行き渡らなくなって、極
板として必要な電気伝導性が得られなくなるためである
。
したり、気孔の分布にむらができて発↑ｂ７効率が低下
するかもである。また、リグに平均長５０〜５００μの
炭素繊維短繊維を使用しているのは、５０μ未満では短
繊維が密につまりすぎて気孔率が極端に低下し、一方、
３００μを越えると、短繊維の含有量が少なくなったり
、短縁糸１１がリブの隅々捷で行き渡らなくなって、極
板として必要な電気伝導性が得られなくなるためである
。
炭素繊維短繊維同志を結着している炭化物は。
たとえばポリビニルアルコール繊Ｘ、［１，フェノール
繊維などの有機繊イイ［の短繊維や、セルｒＪ−ス、バ
ルプ、ポリビニルアルコール樹脂、フェノール樹脂、タ
ール、ピッチなどの有機物を焼成、炭化して得られたも
のである。極板中における炭化物の割合は１重辰比で、
炭素繊維短繊維３〜１ｏに対して炭化物１程度である。
繊維などの有機繊イイ［の短繊維や、セルｒＪ−ス、バ
ルプ、ポリビニルアルコール樹脂、フェノール樹脂、タ
ール、ピッチなどの有機物を焼成、炭化して得られたも
のである。極板中における炭化物の割合は１重辰比で、
炭素繊維短繊維３〜１ｏに対して炭化物１程度である。
本発明の極板は、たとえば次のようにして製造する。
すなわち２寸ず平均長１〜５ ｍｍの炭素繊維短繊維ど
有機繊維短繊維または有機物との水中分散液を抄紙し、
乾燥して、厚み０５〜２．５ ｍｍ程度の平板状体を得
る。
有機繊維短繊維または有機物との水中分散液を抄紙し、
乾燥して、厚み０５〜２．５ ｍｍ程度の平板状体を得
る。
次に、下金型に、互に並行した２幅およ０’ ＦＪさが
ともに１５〜２．５ ｍｍ程度の多数の溝を設けてなる
割り金型を用い、その下金型の溝内に、平均長５０〜６
００μの炭素繊維短繊維と上記有機繊維短繊維まだは有
機物粉末（平均粒径数百ミクロン程度）との均一混合物
を、溝の深さよりもわずかに厚くなるように堆積させ、
さらにその」二に上記平板状体を重ね合わせ、上金型を
閉じてｉｏｏ〜２００℃のｔ品度で数十分間加熱する。
ともに１５〜２．５ ｍｍ程度の多数の溝を設けてなる
割り金型を用い、その下金型の溝内に、平均長５０〜６
００μの炭素繊維短繊維と上記有機繊維短繊維まだは有
機物粉末（平均粒径数百ミクロン程度）との均一混合物
を、溝の深さよりもわずかに厚くなるように堆積させ、
さらにその」二に上記平板状体を重ね合わせ、上金型を
閉じてｉｏｏ〜２００℃のｔ品度で数十分間加熱する。
すると、炭素繊維短縁１１ｆｉ−同志が炭化物（有機繊
維＋：ｉ紙Ｋ、ＩＡ ＆：Ｊ： 。
維＋：ｉ紙Ｋ、ＩＡ ＆：Ｊ： 。
Ｌ記加熱によってもはや短繊維の形態を留めていない）
で結着さＩｔだ、第２図に示すような形の板月が得られ
る。
で結着さＩｔだ、第２図に示すような形の板月が得られ
る。
次に、上記板洞に、たとえばメタノールで希釈し／ζフ
ェノール樹脂を含浸し、さらに適当な圧力を加えながら
数十分間、フェノール樹脂のゲル化法１度以上の６１□
１度で加熱してそれを硬化さＷ、多孔性硬化板を得る。
ェノール樹脂を含浸し、さらに適当な圧力を加えながら
数十分間、フェノール樹脂のゲル化法１度以上の６１□
１度で加熱してそれを硬化さＷ、多孔性硬化板を得る。
次に、上記硬化板を窒素雰囲気中で、かつおおむね１０
ＤＤ℃以」二のｌ晶度で数十分間焼成し９本発明の極板
を得る。
ＤＤ℃以」二のｌ晶度で数十分間焼成し９本発明の極板
を得る。
上記において、平均長５０〜ろＯＯμの炭素繊維の一部
を極板の厚み方向に向かせたい場合には。
を極板の厚み方向に向かせたい場合には。
捷ずこれを、たとえばフェノール樹脂を塗布した紙上に
静電植毛し、その」二に上記短繊維と有機繊維短縁維捷
だは有機物との混合物を添加し、さらにその上に上記平
板状体を重ね合わぜて加圧加熱するようにする。ただし
、この場合には＋ ｊ’ｆ’ｌはＬり削加土によって形
成する。
静電植毛し、その」二に上記短繊維と有機繊維短縁維捷
だは有機物との混合物を添加し、さらにその上に上記平
板状体を重ね合わぜて加圧加熱するようにする。ただし
、この場合には＋ ｊ’ｆ’ｌはＬり削加土によって形
成する。
以上説明したように２本発明の極板は、平均長１〜５ｍ
ｍという、短繊維と称されるもののなかでも比較的長い
炭素繊維短繊維を炭化物で結着して基板を１７η成して
いるからして１機械的特性、特に曲げ強度や曲げ剛性が
高く、たとえば６００ ｎｕｎ角。
ｍという、短繊維と称されるもののなかでも比較的長い
炭素繊維短繊維を炭化物で結着して基板を１７η成して
いるからして１機械的特性、特に曲げ強度や曲げ剛性が
高く、たとえば６００ ｎｕｎ角。
９００ｒｏｍ角といった大型の極板でも取り扱いやすく
３組立作業が容易であるばかりか、使用中のさ丑ざ壕な
ンヨツクに対しても壊れにくい。祉／こ。
３組立作業が容易であるばかりか、使用中のさ丑ざ壕な
ンヨツクに対しても壊れにくい。祉／こ。
Ｊ二重のような短繊維は密につまりすぎることがないか
ら、電気伝導性をほとんど阻害するとどなく気孔率を高
ぐすることができ、燃料ガスや、空気捷だは酸素の透過
性がよく１反応効率、ひいては発電効率の高い燃料電池
を構成することができるようになる。
ら、電気伝導性をほとんど阻害するとどなく気孔率を高
ぐすることができ、燃料ガスや、空気捷だは酸素の透過
性がよく１反応効率、ひいては発電効率の高い燃料電池
を構成することができるようになる。
かつ１本発明の極板は、平均長５０〜３００μという比
較的短い炭素繊維短繊維でリブをＩＮ成しているからし
て、極板の電気伝導性を左右するリブの電気伝導性は、
従来のものにくらべて優るとも劣らない。
較的短い炭素繊維短繊維でリブをＩＮ成しているからし
て、極板の電気伝導性を左右するリブの電気伝導性は、
従来のものにくらべて優るとも劣らない。
第１図は積層型燃料電池をその１ユニット分について示
す概略斜視図、第２図は上記第１図に示しだ極板の概略
斜視図である。 １．２：極板 ろ：電解質層 ４．５：触 媒 ６：隔壁板 ７ ： リ フ゛ ８：溝 ９ ： 、ｉ、！：板 １０：平均長１〜５瀬の炭素紙ｆ、ｆｌ−短縁層１１１
：炭化物 １２：平均長５０〜３００μの 炭素繊維短繊維
す概略斜視図、第２図は上記第１図に示しだ極板の概略
斜視図である。 １．２：極板 ろ：電解質層 ４．５：触 媒 ６：隔壁板 ７ ： リ フ゛ ８：溝 ９ ： 、ｉ、！：板 １０：平均長１〜５瀬の炭素紙ｆ、ｆｌ−短縁層１１１
：炭化物 １２：平均長５０〜３００μの 炭素繊維短繊維
Claims (1)
- 多（１，質基板の一面にリブを設けてなるリブ付１ａ板
であって、前記へ板は平均長１〜５ｍｍの炭素繊維短繊
維を炭化物で結着して々す、前記リブは平均長５０〜６
００μの炭素繊維短繊維を炭化物で結着してなることを
特徴とする燃料電池用極板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57157115A JPS5946762A (ja) | 1982-09-09 | 1982-09-09 | 燃料電池用極板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57157115A JPS5946762A (ja) | 1982-09-09 | 1982-09-09 | 燃料電池用極板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5946762A true JPS5946762A (ja) | 1984-03-16 |
Family
ID=15642544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57157115A Pending JPS5946762A (ja) | 1982-09-09 | 1982-09-09 | 燃料電池用極板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5946762A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0286945A2 (en) * | 1987-04-10 | 1988-10-19 | Toray Industries, Inc. | Electrode substrate for fuel cell and process for producing the same |
| JP4842961B2 (ja) * | 2004-11-23 | 2011-12-21 | デュール システムズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 乾燥装置 |
-
1982
- 1982-09-09 JP JP57157115A patent/JPS5946762A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0286945A2 (en) * | 1987-04-10 | 1988-10-19 | Toray Industries, Inc. | Electrode substrate for fuel cell and process for producing the same |
| JP4842961B2 (ja) * | 2004-11-23 | 2011-12-21 | デュール システムズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 乾燥装置 |
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