JPS60195875A - リブ付き多孔質炭素電極 - Google Patents
リブ付き多孔質炭素電極Info
- Publication number
- JPS60195875A JPS60195875A JP59051150A JP5115084A JPS60195875A JP S60195875 A JPS60195875 A JP S60195875A JP 59051150 A JP59051150 A JP 59051150A JP 5115084 A JP5115084 A JP 5115084A JP S60195875 A JPS60195875 A JP S60195875A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- density
- rib section
- porous carbon
- sheet
- carbon electrode
- Prior art date
- 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.)
- Granted
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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
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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】
発明の技術分野
本発明は燃料電池用リブ付き多孔質炭素電極に関するも
のである。四に祥しくいえば、リブ部の密度を小さくし
て非リブ部との密度差を設け、電池の持続性を改良した
炭素電極に関するものである。
のである。四に祥しくいえば、リブ部の密度を小さくし
て非リブ部との密度差を設け、電池の持続性を改良した
炭素電極に関するものである。
先行技術
燃料電池のような電気化学電池の電極基板としては、多
孔負′炭素板が用いられている１％にリン酸型燃料電池
の場曾には耐酸性の観点からみて炭素以外の材質では好
適なものが見当らない。リン酸型燃料電池用電極として
、従来、多孔質炭素製の薄板に＆としてリブ付き電板が
知られており。
孔負′炭素板が用いられている１％にリン酸型燃料電池
の場曾には耐酸性の観点からみて炭素以外の材質では好
適なものが見当らない。リン酸型燃料電池用電極として
、従来、多孔質炭素製の薄板に＆としてリブ付き電板が
知られており。
最近では発電効率の点からみてリブ付き電極の開発が進
んでいる。リン酸型燃料電池には１１ｆ解質として、１
８０〜２２０℃程度の高温のリン酸液が使用され、ｍ極
は燃料ガスを通過させるため多孔質炭素構造となりてお
り、多孔質電極内部の燃料ガス−リン酸電解液の界面で
燃焼反応７行なう。
んでいる。リン酸型燃料電池には１１ｆ解質として、１
８０〜２２０℃程度の高温のリン酸液が使用され、ｍ極
は燃料ガスを通過させるため多孔質炭素構造となりてお
り、多孔質電極内部の燃料ガス−リン酸電解液の界面で
燃焼反応７行なう。
炉焼反応にともない、水が生成し、生成した水は廃ガス
と共に系外圧排出される。その除、リン酸電解液も徐々
に消失されるため、従来は定期的にリン酸を補充して電
池の寿命を維持する必要がおりた。
と共に系外圧排出される。その除、リン酸電解液も徐々
に消失されるため、従来は定期的にリン酸を補充して電
池の寿命を維持する必要がおりた。
発明の目的
本発明は上記の欠点を改良した。リン酸の保持性が優れ
、電池の寿命延長を可能にしたリブ付き多孔質炭素ｆ（
ｊ極を提供しようとするものである。
、電池の寿命延長を可能にしたリブ付き多孔質炭素ｆ（
ｊ極を提供しようとするものである。
発明の構成
本発明はリブ部を有する多孔質電極で、非リブの密度と
リブ部の密度との比が１．２〜２．７の範囲［あること
を特命とする。
リブ部の密度との比が１．２〜２．７の範囲［あること
を特命とする。
本発明のリブ付き多孔質炭素電極を使用したリン酸型燃
料電池の一列を第１図で説明する。燃料電池の構成は、
非すブ部２層の上にもうけられたリブ部１ｆ有する本発
明のリブ付き多孔質炭素電極からなる陰極７、陽極６及
び両電極間のリン酸電解液５が−りのセルとな勺、セパ
レーター４ｔ−介して積層され、スタックを構成する。
料電池の一列を第１図で説明する。燃料電池の構成は、
非すブ部２層の上にもうけられたリブ部１ｆ有する本発
明のリブ付き多孔質炭素電極からなる陰極７、陽極６及
び両電極間のリン酸電解液５が−りのセルとな勺、セパ
レーター４ｔ−介して積層され、スタックを構成する。
陰極部分での現象を見ると、燃料ガスは電極の溝部であ
る燃料ガスの通路３から、陰極の非リブ部２の多孔質孔
を通って電解液５の面に流入し、陰極である多孔質電極
と電解液との界面で水素イオン（＋−１）が生成し、−
万５％にと電解液との界面では水酸イオン（ＯＨ−）が
生成する。これら陰陽両イオンから水が生成し、この反
応に相当する起電力を発生する。生成した水は燃料ガス
と共に燃料ガスの通路３から系外に排出される。その際
従来は長時間の運転中Ｋ ＩＩン酸電解液も除々に消失
し、それが燃料電池の寿命全縮めているので、定期的に
電解液を補充する必要がありた。本発明のリブ付き多孔
質炭素電極にあっては、非リブ部の密度が０．４５〜０
．９ ｆ／ｄ 、 １ブ［１７）密＆ カ０．３６〜０
，７２ ｆ／ｃｄで両者の密度の比が１．２〜２．７の
範囲に入るように選定される。リブ部の密度を小さくす
ると、リブ部に補充用の電解液を保持することが可能に
なる。電解液が少なくなると、電解液はリブ部１から非
リブ部２の多孔質孔をとおして電解液の層へ移動する。
る燃料ガスの通路３から、陰極の非リブ部２の多孔質孔
を通って電解液５の面に流入し、陰極である多孔質電極
と電解液との界面で水素イオン（＋−１）が生成し、−
万５％にと電解液との界面では水酸イオン（ＯＨ−）が
生成する。これら陰陽両イオンから水が生成し、この反
応に相当する起電力を発生する。生成した水は燃料ガス
と共に燃料ガスの通路３から系外に排出される。その際
従来は長時間の運転中Ｋ ＩＩン酸電解液も除々に消失
し、それが燃料電池の寿命全縮めているので、定期的に
電解液を補充する必要がありた。本発明のリブ付き多孔
質炭素電極にあっては、非リブ部の密度が０．４５〜０
．９ ｆ／ｄ 、 １ブ［１７）密＆ カ０．３６〜０
，７２ ｆ／ｃｄで両者の密度の比が１．２〜２．７の
範囲に入るように選定される。リブ部の密度を小さくす
ると、リブ部に補充用の電解液を保持することが可能に
なる。電解液が少なくなると、電解液はリブ部１から非
リブ部２の多孔質孔をとおして電解液の層へ移動する。
このように電解液が自動的に補充されると電池の寿命を
延長することが可能になる。
延長することが可能になる。
上に記した非リブ部の密度とリブ部の密度との比が２．
７より大きくなると炭化焼成の際にひずみを生じ易くな
り、また、１．２より小さいと電解液の保持性の効果が
低下して好筐しくない。
７より大きくなると炭化焼成の際にひずみを生じ易くな
り、また、１．２より小さいと電解液の保持性の効果が
低下して好筐しくない。
製造方法
次に本発明の密度差を設けたリブ付多孔質炭素電極の製
造方法について説明する。電極の製造方法は種々あるが
、その一つの列について説明する。
造方法について説明する。電極の製造方法は種々あるが
、その一つの列について説明する。
原料としてアクリル繊維、ピッチ繊維など、炭素繊維製
造用の通常の繊維おるいけ炭素繊維から選ばれた少なく
とも一種の繊維（６０〜９５重量部）とノ々インダーと
してパルプ（５〜４０重刑部］を通常の抄紙技術で油付
抄紙し、乾燥稜、フェノール樹脂等の有機高分子物質の
溶液に浸し、必要倣の樹脂（２０〜２００重を部好捷し
くは３０〜１２０’ｒｐｔｔｎｍ）’ｘ付着させ乾燥さ
せる。別に上記抄紙の際、プレス圧を強くする等の処理
により密度の高いシートを抄造し、同様に含浸処理を行
なう。
造用の通常の繊維おるいけ炭素繊維から選ばれた少なく
とも一種の繊維（６０〜９５重量部）とノ々インダーと
してパルプ（５〜４０重刑部］を通常の抄紙技術で油付
抄紙し、乾燥稜、フェノール樹脂等の有機高分子物質の
溶液に浸し、必要倣の樹脂（２０〜２００重を部好捷し
くは３０〜１２０’ｒｐｔｔｎｍ）’ｘ付着させ乾燥さ
せる。別に上記抄紙の際、プレス圧を強くする等の処理
により密度の高いシートを抄造し、同様に含浸処理を行
なう。
次いで含浸シートを必要な厚みになるように高密度のシ
ートの上に低密度シートを積層しホットプレスで所定の
厚みになるように圧着し、同＠に１５０〜２２０℃、１
〜６０分間加熱し、樹脂全硬化させる。次いで必要に応
じて待気中で２２０’Ｃ。
ートの上に低密度シートを積層しホットプレスで所定の
厚みになるように圧着し、同＠に１５０〜２２０℃、１
〜６０分間加熱し、樹脂全硬化させる。次いで必要に応
じて待気中で２２０’Ｃ。
数時間不融化処理を行なった後、不活性ガス雰囲気中で
８００℃以上好ましくは１０００℃以上の温度で加熱し
て炭化させる。得られた炭素板の密度の低い面の側に所
定寸法の溝切り加工を行ない。
８００℃以上好ましくは１０００℃以上の温度で加熱し
て炭化させる。得られた炭素板の密度の低い面の側に所
定寸法の溝切り加工を行ない。
本発明のリブ付き多孔質炭素電極を得る。
その他の密度７Ｓ＞ ’Ｉｃもうける方法としては、た
とえば上記の抄紙法の場曾、原料繊維の太さ、長さ。
とえば上記の抄紙法の場曾、原料繊維の太さ、長さ。
パルプの配付欧、有機高分子物質の含浸ｔを変えること
により、容易に密度差のあるシートを得ることができる
。また原料繊維として炭素化収率の異なる繊維から得た
シートを同様に焼成すると密度差のある炭素板が得られ
る。
により、容易に密度差のあるシートを得ることができる
。また原料繊維として炭素化収率の異なる繊維から得た
シートを同様に焼成すると密度差のある炭素板が得られ
る。
本発明をさらに明解にするために次に実施例を−示す。
実施例
アクリル繊維の８デニール、長さ５ＩＩＩｍのものを７
０重を部とパルプ３０重量部とを水に分散し、円網抄紙
機で抄紙した。この抄紙シートを乾燥した後、フェノー
ル樹脂２５チ水溶液に含浸し、これを乾燥する。
０重を部とパルプ３０重量部とを水に分散し、円網抄紙
機で抄紙した。この抄紙シートを乾燥した後、フェノー
ル樹脂２５チ水溶液に含浸し、これを乾燥する。
これとは別にアクリル繊維の８デニール、長さ５ｎの代
りに１．５デニール、長さ２闘のものを使用し、前記と
同じ方法で含浸シートを得た。
りに１．５デニール、長さ２闘のものを使用し、前記と
同じ方法で含浸シートを得た。
８デニールのアクリル繊維で抄紙した抄紙シートの密度
ｕＯ，１７秒智で低密度抄紙シートである。
ｕＯ，１７秒智で低密度抄紙シートである。
１．５デニールのアクリル繊維で抄紙した抄紙シートの
密度は０．２６ｆ／ｃｄで高密度抄紙シートである。
密度は０．２６ｆ／ｃｄで高密度抄紙シートである。
低密度含浸シートは、０．６ｍｓになるように積層させ
５．ｗ１密度含浸シートけ３．ＯＮになるように積層さ
せ５次いで５両シー）ｔｆｊｔ層した後、２．８ｍの厚
みになるように１６０℃で３０分間加熱プレスを行った
。りいで突気中で２２０℃、６時間不融化処理を行った
後、窒素ガス中で、１０５０℃で８時間加熱炭化させた
。
５．ｗ１密度含浸シートけ３．ＯＮになるように積層さ
せ５次いで５両シー）ｔｆｊｔ層した後、２．８ｍの厚
みになるように１６０℃で３０分間加熱プレスを行った
。りいで突気中で２２０℃、６時間不融化処理を行った
後、窒素ガス中で、１０５０℃で８時間加熱炭化させた
。
得られた多孔質炭素板を切削加工した。その寸法は溝の
深さは１．６ｍ、巾は２．０ ｗ 、 Ｉ４１部の巾は
２．Ｏｎ 、 ’Ｊブ部を含む厚みは２．０ｍであった
。
深さは１．６ｍ、巾は２．０ ｗ 、 Ｉ４１部の巾は
２．Ｏｎ 、 ’Ｊブ部を含む厚みは２．０ｍであった
。
多孔質炭素電極のリブ部の密度は０．４ｆＡｔｌで非リ
ブ部の密度は０．６ｆ／ｃｗ４でありた。
ブ部の密度は０．６ｆ／ｃｗ４でありた。
本電極をリンｌ！！２を電解液として使用し、水素を燃
料とした燃料電池の陰極として使用したところ従来の均
一密度の陰極を使用した場曾に比べ長時間の運転が可能
になった。
料とした燃料電池の陰極として使用したところ従来の均
一密度の陰極を使用した場曾に比べ長時間の運転が可能
になった。
発明の効果
本発明のリブ付き多孔質電極によシ、リブ部の密度の低
い部分が電解液の保持機能を有し、非リブ部は従来使用
された電極と同様にガス流入の役目をはたすので、起電
力の発生には何ら問題を生しない利点を有することはも
ちろん、寿命の長い優れた撚料ｆｉｔ池の製造が可能に
なった。
い部分が電解液の保持機能を有し、非リブ部は従来使用
された電極と同様にガス流入の役目をはたすので、起電
力の発生には何ら問題を生しない利点を有することはも
ちろん、寿命の長い優れた撚料ｆｉｔ池の製造が可能に
なった。
第１図は本発明のリブ付き多孔質炭素電極を使用した燃
料電池の一部の断面図、 第２図は本発明のリブ付き多孔質炭素電極の断面図であ
る。 図面中の符号は、それぞれ下記のものを意味する。 １・・・リブ部 ２・・・非リブ部 ３・・・燃料ガスの通路 ４・・・セパレーター５・・
・リン酸電解液 ６・・・陽極 ７・・・陰極 出願人王子製紙株式会社 代理人 弁理士 井 坂 實 夫 第１ 第２ド
料電池の一部の断面図、 第２図は本発明のリブ付き多孔質炭素電極の断面図であ
る。 図面中の符号は、それぞれ下記のものを意味する。 １・・・リブ部 ２・・・非リブ部 ３・・・燃料ガスの通路 ４・・・セパレーター５・・
・リン酸電解液 ６・・・陽極 ７・・・陰極 出願人王子製紙株式会社 代理人 弁理士 井 坂 實 夫 第１ 第２ド
Claims (1)
- リブ部（１）を有する多孔質炭素電極において、非リフ
！１１（２）の密度とリブ部の密度との比が１．２〜２
．７であることｔ−％徴とするリブ付き多孔質炭素電極
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59051150A JPS60195875A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | リブ付き多孔質炭素電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59051150A JPS60195875A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | リブ付き多孔質炭素電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60195875A true JPS60195875A (ja) | 1985-10-04 |
| JPH0576746B2 JPH0576746B2 (ja) | 1993-10-25 |
Family
ID=12878783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59051150A Granted JPS60195875A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | リブ付き多孔質炭素電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60195875A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62154574A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-09 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池の製造方法 |
| JP2002203571A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5946763A (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-16 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 二層構造のモノポーラ型燃料電池用電極基板の製造方法 |
-
1984
- 1984-03-19 JP JP59051150A patent/JPS60195875A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5946763A (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-16 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 二層構造のモノポーラ型燃料電池用電極基板の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62154574A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-09 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池の製造方法 |
| JPH0548581B2 (ja) * | 1985-12-27 | 1993-07-21 | Fuji Denki Sogo Kenkyusho Kk | |
| JP2002203571A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0576746B2 (ja) | 1993-10-25 |
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