JPS6037664A - 粗密二層構造多孔質カ−ボン板の製造方法 - Google Patents
粗密二層構造多孔質カ−ボン板の製造方法Info
- Publication number
- JPS6037664A JPS6037664A JP58144806A JP14480683A JPS6037664A JP S6037664 A JPS6037664 A JP S6037664A JP 58144806 A JP58144806 A JP 58144806A JP 14480683 A JP14480683 A JP 14480683A JP S6037664 A JPS6037664 A JP S6037664A
- Authority
- JP
- Japan
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- density layer
- layer
- high density
- porous carbon
- resin
- 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.)
- 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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、例えば燃料電池のリブ付き電極基材に用いら
れる相互に密度の異る二層からなる多孔質カーボン板（
以下粗密二層構造多孔質カーボン板と称する）の製造方
法に関する〇 〔従来技術とその問題点〕 燃料電池のリブ付き電極基材は、燃料ガスや空気の供給
１ＭＬ気の引き出し、１！池温度のコントロールおよび
冷却などの必要性から、良好なガス透過性、低い電気抵
抗、高い熱伝導性と劇熱性、さらには電解質溶液に侵さ
れないことなどの諸特性に優れていることが望まれてい
る。
れる相互に密度の異る二層からなる多孔質カーボン板（
以下粗密二層構造多孔質カーボン板と称する）の製造方
法に関する〇 〔従来技術とその問題点〕 燃料電池のリブ付き電極基材は、燃料ガスや空気の供給
１ＭＬ気の引き出し、１！池温度のコントロールおよび
冷却などの必要性から、良好なガス透過性、低い電気抵
抗、高い熱伝導性と劇熱性、さらには電解質溶液に侵さ
れないことなどの諸特性に優れていることが望まれてい
る。
しかしながら、一般に燃料電池のリブ付き電極基材とし
て用いられている単一層の多孔質カーボン板は、ガス透
過性を向上させると電気的特性や熱的特性が低下し、逆
に電気的特性や熱的特性を良好なものにすると、ガス透
過性が不良になるという相反関係がこの材料の欠点とな
っていた。
て用いられている単一層の多孔質カーボン板は、ガス透
過性を向上させると電気的特性や熱的特性が低下し、逆
に電気的特性や熱的特性を良好なものにすると、ガス透
過性が不良になるという相反関係がこの材料の欠点とな
っていた。
本発明の目的は上述の欠点を除去し、前記諸特性を同時
に満足する粗密二層構造多孔質カーボン板の製造方法を
提供することにある。
に満足する粗密二層構造多孔質カーボン板の製造方法を
提供することにある。
本発明はカーボンペーパーまたはマットにレジンを含浸
したプリプレグをり＜）、先づ密なる層を形成するため
に必要な枚数のグリプレグを半硬化状態に積層成形し、
次にこの上に粗なる層を形成するために密なる層とは異
る枚数のプリプレグを重ねて、密なる層の成形圧力よシ
低い圧力を用いて両者を一体に積層成形した後、レジン
を炭化させて、粗密二層構造の多孔質カーボン板とする
ものである。
したプリプレグをり＜）、先づ密なる層を形成するため
に必要な枚数のグリプレグを半硬化状態に積層成形し、
次にこの上に粗なる層を形成するために密なる層とは異
る枚数のプリプレグを重ねて、密なる層の成形圧力よシ
低い圧力を用いて両者を一体に積層成形した後、レジン
を炭化させて、粗密二層構造の多孔質カーボン板とする
ものである。
以下本発明の製造方法を実施例に基づいて説明する。
厚さ０．４７ｎｍのカーホンペーパーをｘｏｏ℃の熱風
循環乾燥器に入れて１時間加熱乾燥し、このカーボンベ
ーバーニ１０チフェノールレジンメタノール溶液を室温
で含浸処理した後、メタノールが完全に揮散するまで自
然乾燥する。この含浸、自然乾燥の操作を繰）返し、レ
ジン含有量が４０重量％になるプリプレグを製造した。
循環乾燥器に入れて１時間加熱乾燥し、このカーボンベ
ーバーニ１０チフェノールレジンメタノール溶液を室温
で含浸処理した後、メタノールが完全に揮散するまで自
然乾燥する。この含浸、自然乾燥の操作を繰）返し、レ
ジン含有量が４０重量％になるプリプレグを製造した。
このプリプレグを１００枚積し、１６０土５℃、１５０
％の条件で２分間加熱加圧して半硬化状態の厚さｉ、ｓ
朋、直径１００朋の積層円板を得た。
％の条件で２分間加熱加圧して半硬化状態の厚さｉ、ｓ
朋、直径１００朋の積層円板を得た。
１６０℃土５℃でのレジンの硬化時間は４分であシ、半
硬化状態とするだめに保持は２分間としたものでらる０
次いでこの半硬化状態の積層板の上に前記のプリプレグ
５枚を積み重ね、１６０土５℃で５０．１００゜１５０
．２００，２５０％と加圧条件を変えて５分間加圧加熱
し、両者を一体とすると同時に硬化し、厚さ８朋直径１
００關の積層円板を成形した。この積層円板を２００℃
の熱風循環乾燥器中で２４時間加熱乾燥した後、窒素ガ
ス雰囲気中で４００〜１０００°Ｃでレジンを加熱炭化
し、最終的に厚さＺ９７１１１ｍ 、直径１００朋の粗
密二層構造多孔質カーボン板を得た。得られた粗密二層
構造多孔質カーボン板の層別寸法と見掛は密度を第１表
に示す。
硬化状態とするだめに保持は２分間としたものでらる０
次いでこの半硬化状態の積層板の上に前記のプリプレグ
５枚を積み重ね、１６０土５℃で５０．１００゜１５０
．２００，２５０％と加圧条件を変えて５分間加圧加熱
し、両者を一体とすると同時に硬化し、厚さ８朋直径１
００關の積層円板を成形した。この積層円板を２００℃
の熱風循環乾燥器中で２４時間加熱乾燥した後、窒素ガ
ス雰囲気中で４００〜１０００°Ｃでレジンを加熱炭化
し、最終的に厚さＺ９７１１１ｍ 、直径１００朋の粗
密二層構造多孔質カーボン板を得た。得られた粗密二層
構造多孔質カーボン板の層別寸法と見掛は密度を第１表
に示す。
第 １ 表
第１表における１００枚積部分は、この多孔質カーボン
板の中で密度が相対的に密なる層であり、５枚積層部は
同じく粗なる層として成形されたものでおる。１００枚
積部ははじめ半硬化状成形板とするときに１５０％の成
形圧としたが、５枚のプリプレグを重ねたときの最終成
形圧がこれよシ高い２０ｏ。
板の中で密度が相対的に密なる層であり、５枚積層部は
同じく粗なる層として成形されたものでおる。１００枚
積部ははじめ半硬化状成形板とするときに１５０％の成
形圧としたが、５枚のプリプレグを重ねたときの最終成
形圧がこれよシ高い２０ｏ。
２５０％になるとこの１０枚積屑部の変形が大きくなる
ので、この最終成形圧は１００枚積部の半硬化状成形圧
と同等かもしくはそれ以下で行うことが必要である。
ので、この最終成形圧は１００枚積部の半硬化状成形圧
と同等かもしくはそれ以下で行うことが必要である。
このようにして得られた粗密二層構造多孔質カーボン板
を用いた燃料電池のリブ付き電極基材の断面図を第１図
に示す。第１図においてこの多孔質カーボン板はｌの部
分と２の部分の二層からなり、１は２より見掛は密度が
大きい部分、２は１に比べて見掛は密度が低い部分を表
わす。前述の製造方法に対応させて言えば、１はプリプ
レグ１０枚積層部でるり、２はブリプレ１５枚積層部に
相当する。８は燃料ガス通路で６１）、８を通って流れ
る燃料ガスは２の部分を通って４の方向へ流れる。した
がって２の部分は見掛は密度を小さくしてガスを透過し
やすくし、１の部分はガスの透過よりも電気的、熱的性
質を良好にすることを主体として見掛は密度を大にし、
この多孔質カーボン板全体に要求される特性をそれぞれ
１と２の部分が分担して受持つようにしておる。すなわ
ち、材料面からは相反関係にある特性を一つの材料の中
で同時に満足できるように構成されている。
を用いた燃料電池のリブ付き電極基材の断面図を第１図
に示す。第１図においてこの多孔質カーボン板はｌの部
分と２の部分の二層からなり、１は２より見掛は密度が
大きい部分、２は１に比べて見掛は密度が低い部分を表
わす。前述の製造方法に対応させて言えば、１はプリプ
レグ１０枚積層部でるり、２はブリプレ１５枚積層部に
相当する。８は燃料ガス通路で６１）、８を通って流れ
る燃料ガスは２の部分を通って４の方向へ流れる。した
がって２の部分は見掛は密度を小さくしてガスを透過し
やすくし、１の部分はガスの透過よりも電気的、熱的性
質を良好にすることを主体として見掛は密度を大にし、
この多孔質カーボン板全体に要求される特性をそれぞれ
１と２の部分が分担して受持つようにしておる。すなわ
ち、材料面からは相反関係にある特性を一つの材料の中
で同時に満足できるように構成されている。
なお前述の粗密二層構造多孔質カーボン板を製造するに
際して留意すべき点は、プリプレグ１ｏ枚Ａ’ｔｔＴ４
成形するときに保持時間を５分間としてレジンを完全硬
化状態にしてしまうと、結果としては第１表に示したと
同じ積層板の厚さおよび見掛は密度の値が得られるが、
この場合は粗密各層の境界面の接着力が弱くなり、例え
ばその境界面にナイフなどの刃先を入れると層間剥離を
生ずるので１００枚積部分は必ず半硬化状態にして５枚
積層部分との接着力を高めておく必要があることである
。
際して留意すべき点は、プリプレグ１ｏ枚Ａ’ｔｔＴ４
成形するときに保持時間を５分間としてレジンを完全硬
化状態にしてしまうと、結果としては第１表に示したと
同じ積層板の厚さおよび見掛は密度の値が得られるが、
この場合は粗密各層の境界面の接着力が弱くなり、例え
ばその境界面にナイフなどの刃先を入れると層間剥離を
生ずるので１００枚積部分は必ず半硬化状態にして５枚
積層部分との接着力を高めておく必要があることである
。
またこの粗密二相Ｍｌｌ造孔孔質カーボン板製造過程で
積層成形の手順を逆にし、プリプレグ５枚積層を先にし
、１６０±５°Ｇ、 １００％、２分の条件で半硬化状
態とした後、ブリブレ１１０枚をその上に積層し、１６
０土５°Ｇ、５分の栄件で成形圧力をそれぞれ】５０゜
１００．５０％と変えて成形してさらにレジンを炭化し
て二相構造の多孔質カーボン板をつくると、第２表に示
すような寸法と見掛は密度のものが得られる。第２表か
ら、最終成形圧によシ半硬化状態の第 ２ 表 ５枚積層部分の変形が大きく厚さが減少し、成形圧力の
低い方は１０枚積重ｆ３部分の圧縮不十分となり必要な
厚さが得られないばかりか、見掛は密度も目標値とかな
シ違ったものになる。したがって見掛は密度大とする層
を先に半硬化状態として積層し、次に見掛は密度粗なる
層とともに成形するという手順でなければならない。
積層成形の手順を逆にし、プリプレグ５枚積層を先にし
、１６０±５°Ｇ、 １００％、２分の条件で半硬化状
態とした後、ブリブレ１１０枚をその上に積層し、１６
０土５°Ｇ、５分の栄件で成形圧力をそれぞれ】５０゜
１００．５０％と変えて成形してさらにレジンを炭化し
て二相構造の多孔質カーボン板をつくると、第２表に示
すような寸法と見掛は密度のものが得られる。第２表か
ら、最終成形圧によシ半硬化状態の第 ２ 表 ５枚積層部分の変形が大きく厚さが減少し、成形圧力の
低い方は１０枚積重ｆ３部分の圧縮不十分となり必要な
厚さが得られないばかりか、見掛は密度も目標値とかな
シ違ったものになる。したがって見掛は密度大とする層
を先に半硬化状態として積層し、次に見掛は密度粗なる
層とともに成形するという手順でなければならない。
なお実施例には示さなかったが、粗、密の部分を製造す
るに必要なプリプレグの積層枚数は、カーボンペーパー
の種類、厚さ２重量、レジンの含浸量などによって異な
り、また含浸するレジンはフェノールレジンに限られる
ものではなく、炭化しやすいものであればよく、石油２
石炭からのピッチ類でも使用できる。
るに必要なプリプレグの積層枚数は、カーボンペーパー
の種類、厚さ２重量、レジンの含浸量などによって異な
り、また含浸するレジンはフェノールレジンに限られる
ものではなく、炭化しやすいものであればよく、石油２
石炭からのピッチ類でも使用できる。
実施例に示したごとく、本発明の粗密二層構造多孔質カ
ーボン板の製造方法は、レジンを含浸処理したカーボン
ペーパーまたはマントを使用してプリプレグとし、この
グリプレグをめる多孔質カーボン板の見掛は密度に応じ
て必要枚数を積重ね、見損は密度を密とする部分を加圧
加熱して半硬化状態とし、さらにこの上に見掛は密度を
粗とする部分のプリプレグを積み重ね、密とする部分の
成形圧力と同等かそれ以下の圧力で加熱硬化し一体積層
板とし°た後、最後にこの粗密二層榴造となった積層板
のレジンを加熱炭化することにより、燃料電池のリブ付
き電極基材としては相反する条件の特性を粗密各層がそ
れぞれ分担して兼備するようになるので、従来の単層多
孔質カーボン板では得られなかった良好なガス透過性、
低い電気抵抗、高い熱伝導性と耐熱性などが容易に実現
できる多孔質カーボン板とすることができる。
ーボン板の製造方法は、レジンを含浸処理したカーボン
ペーパーまたはマントを使用してプリプレグとし、この
グリプレグをめる多孔質カーボン板の見掛は密度に応じ
て必要枚数を積重ね、見損は密度を密とする部分を加圧
加熱して半硬化状態とし、さらにこの上に見掛は密度を
粗とする部分のプリプレグを積み重ね、密とする部分の
成形圧力と同等かそれ以下の圧力で加熱硬化し一体積層
板とし°た後、最後にこの粗密二層榴造となった積層板
のレジンを加熱炭化することにより、燃料電池のリブ付
き電極基材としては相反する条件の特性を粗密各層がそ
れぞれ分担して兼備するようになるので、従来の単層多
孔質カーボン板では得られなかった良好なガス透過性、
低い電気抵抗、高い熱伝導性と耐熱性などが容易に実現
できる多孔質カーボン板とすることができる。
第１図は本発明の方法を用いた粗密二層構造多孔質カー
ボン板の、厚さ方向の断面図である。 １・・・見掛は密度を密とする部分、２・・・見掛は密
度を粗とする部分、８・・・燃料ガス通路、４・・・燃
料第１図
ボン板の、厚さ方向の断面図である。 １・・・見掛は密度を密とする部分、２・・・見掛は密
度を粗とする部分、８・・・燃料ガス通路、４・・・燃
料第１図
Claims (1)
- １）カーボンペーパーにレジンを含浸したプリプレグを
複数枚積み重ね、レジンを半硬化状態として見掛は密度
大なる層を形成し、該層の上に前記プリプレグを複数枚
積み重ね、前記見掛は密度大なる層の成形圧力よシ低い
圧力を用いて、見掛は密度小なる層を形成するとともに
レジンを硬化し、さらに全体を加熱することによシレジ
ンを炭化することを特徴とする粗密二層構造多孔質カー
ボン板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58144806A JPS6037664A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 粗密二層構造多孔質カ−ボン板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58144806A JPS6037664A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 粗密二層構造多孔質カ−ボン板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037664A true JPS6037664A (ja) | 1985-02-27 |
Family
ID=15370892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58144806A Pending JPS6037664A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 粗密二層構造多孔質カ−ボン板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037664A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6376639A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Fujitsu Ltd | クロツク同期方式 |
| FR2671735A1 (fr) * | 1991-01-18 | 1992-07-24 | Pechiney Recherche | Procede de fabrication de tubes poreux, de permeabilite elevee, en materiau composite carbone-carbone et leurs applications. |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP58144806A patent/JPS6037664A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6376639A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Fujitsu Ltd | クロツク同期方式 |
| FR2671735A1 (fr) * | 1991-01-18 | 1992-07-24 | Pechiney Recherche | Procede de fabrication de tubes poreux, de permeabilite elevee, en materiau composite carbone-carbone et leurs applications. |
| US5264162A (en) * | 1991-01-18 | 1993-11-23 | Pechiney Recherche | Process for manufacturing porous tubes of high permeability made from carbon-carbon composite material, and their application |
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