JPS6059660A - 燃料電池用多孔質電極板の製造方法 - Google Patents
燃料電池用多孔質電極板の製造方法Info
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- JPS6059660A JPS6059660A JP58166684A JP16668483A JPS6059660A JP S6059660 A JPS6059660 A JP S6059660A JP 58166684 A JP58166684 A JP 58166684A JP 16668483 A JP16668483 A JP 16668483A JP S6059660 A JPS6059660 A JP S6059660A
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- electrode plate
- porous electrode
- fuel cell
- carbon fibers
- binder
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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
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池用多孔質電極板の製造方法に係シ、特
に炭素繊維を主材料とし、平板部とその片■にガス３ｉ
ｕ ＊ ｋ ’Ｉａ成する複数の突条部を一体成形して
なる燃料電池用多孔質電極板の製造方法に関すめ。
に炭素繊維を主材料とし、平板部とその片■にガス３ｉ
ｕ ＊ ｋ ’Ｉａ成する複数の突条部を一体成形して
なる燃料電池用多孔質電極板の製造方法に関すめ。
従来、燃料電池用多孔質電極板は第１図に示すように炭
素繊維、炭素粉、炭素粒などの炭素材料を主材料１とし
、これにフェノール樹脂などのバインダー２會混入し、
ヒートプレスなどによシバインダー２を硬化結着させて
、平板部３と、その片面にガス流路４を形成する複数の
突条部５を一体成形した後、これを高温で炭化焼成して
製造されている。この場合、前記主材料１に炭素粉、炭
素粒などを使用すると、主材料自身の強度が低いため、
多孔質電極板の全体の強度が低くなシ脆くなるため破損
など使用上問題が多い。そこで、強反ヲ向上させるため
、主材料として炭素繊維材料を使用することが多い。
素繊維、炭素粉、炭素粒などの炭素材料を主材料１とし
、これにフェノール樹脂などのバインダー２會混入し、
ヒートプレスなどによシバインダー２を硬化結着させて
、平板部３と、その片面にガス流路４を形成する複数の
突条部５を一体成形した後、これを高温で炭化焼成して
製造されている。この場合、前記主材料１に炭素粉、炭
素粒などを使用すると、主材料自身の強度が低いため、
多孔質電極板の全体の強度が低くなシ脆くなるため破損
など使用上問題が多い。そこで、強反ヲ向上させるため
、主材料として炭素繊維材料を使用することが多い。
炭素繊維を用いる従来の電極板の製造法？第２図および
第３図によって説明する。第２図において、炭素繊維を
適当に分散させた分散水浴液６をフィルター７を介して
濾過し、フィルター上７に炭素繊維のマット８（＋−形
成する。
第３図によって説明する。第２図において、炭素繊維を
適当に分散させた分散水浴液６をフィルター７を介して
濾過し、フィルター上７に炭素繊維のマット８（＋−形
成する。
次にフィルター７上に形成したマット８を加熱し、水分
？蒸発させて乾燥マットができる。この乾燥マットしバ
インダーとして、例えばフェノール樹脂を溶剤に溶かし
た溶液を均一に浸漬させた後、ヒートプレスにより加圧
、加熱して／＜インダーを硬化させ、ガス流路を構成さ
せるｋめの切削作業上行い、さらに不活性気体中あるい
は真空中において高温で加熱して充分に炭化踵多孔質電
極板とする。これらの工程は第３図に示す通シでおる。
？蒸発させて乾燥マットができる。この乾燥マットしバ
インダーとして、例えばフェノール樹脂を溶剤に溶かし
た溶液を均一に浸漬させた後、ヒートプレスにより加圧
、加熱して／＜インダーを硬化させ、ガス流路を構成さ
せるｋめの切削作業上行い、さらに不活性気体中あるい
は真空中において高温で加熱して充分に炭化踵多孔質電
極板とする。これらの工程は第３図に示す通シでおる。
しかし、このような従来の製造法では、ツクインダー？
溶解するための有機溶剤を用いるために有機溶剤の揮発
等による作業環境の問題の他に第４０ 図に示すように炭素繊維■の隙間９にバインダー３の溶
液が毛管現板によシ埋められるため電極板としてのガス
拡散性が低下する。一方ガス拡散性の低下？防止するｆ
ｃめにバインダー浴ｒｉ、ヲ少なくすると電極板として
の必要な強度が得られない。
溶解するための有機溶剤を用いるために有機溶剤の揮発
等による作業環境の問題の他に第４０ 図に示すように炭素繊維■の隙間９にバインダー３の溶
液が毛管現板によシ埋められるため電極板としてのガス
拡散性が低下する。一方ガス拡散性の低下？防止するｆ
ｃめにバインダー浴ｒｉ、ヲ少なくすると電極板として
の必要な強度が得られない。
本発明の目的は、製作が簡単で、しかもガス拡散性及び
機械的強度に侵れた燃料電池用多孔質電極板の製造方法
を提供することにある。
機械的強度に侵れた燃料電池用多孔質電極板の製造方法
を提供することにある。
この目的？達成するため、本発明は、粉粒状のバインダ
ーを主材料である炭素繊維とあらかじめ混線処理し、少
なくともバインダーと主材料を含む混合物を濾過成形し
、バインダー勿粉粒状に均等分布させて、電極板のガス
拡散性及び強械的強度葡良好にしたことを特徴とする。
ーを主材料である炭素繊維とあらかじめ混線処理し、少
なくともバインダーと主材料を含む混合物を濾過成形し
、バインダー勿粉粒状に均等分布させて、電極板のガス
拡散性及び強械的強度葡良好にしたことを特徴とする。
第５図は本発明の製造法の一例を示す工程図でおって、
濾過工程の前に材料分散工程會有する。
濾過工程の前に材料分散工程會有する。
この材料分散工程において、例えば長さ０．５〜１０■
、太さｌＯ〜３０μの炭素繊維？ｚＣＭＣ（カルボキシ
メチルセルロース）分散剤０．１〜５チの水溶液中に１
〜３％混合、攪拌し、スラリー＼ とする、′このスラリーに常温の７レーク状のフェノー
ル樹脂の粉末全５〜５０チの範囲で混合、更に攪拌する
。次に濾過工程において、スジリー全１００〜２００メ
ツシュの金網を介して濾過し、金網上に炭素繊維とフェ
ノール樹脂の混合マットを形成させる。このマツ）（１
１−乾燥工程において、１００Ｃ〜１３０Ｃで加熱し、
残っている水分を蒸発して乾燥したマツトゲ得る。
、太さｌＯ〜３０μの炭素繊維？ｚＣＭＣ（カルボキシ
メチルセルロース）分散剤０．１〜５チの水溶液中に１
〜３％混合、攪拌し、スラリー＼ とする、′このスラリーに常温の７レーク状のフェノー
ル樹脂の粉末全５〜５０チの範囲で混合、更に攪拌する
。次に濾過工程において、スジリー全１００〜２００メ
ツシュの金網を介して濾過し、金網上に炭素繊維とフェ
ノール樹脂の混合マットを形成させる。このマツ）（１
１−乾燥工程において、１００Ｃ〜１３０Ｃで加熱し、
残っている水分を蒸発して乾燥したマツトゲ得る。
ヒートプレス工程において、１５０〜２００Ｃの温度で
５〜２０Ｋｆ／ｃｔＡの圧力を加えて１〜３ｈｒ放置し
、マット中のフェノール樹脂を熱硬化させて強度を向上
させて所定厚の炭素板？得る。
５〜２０Ｋｆ／ｃｔＡの圧力を加えて１〜３ｈｒ放置し
、マット中のフェノール樹脂を熱硬化させて強度を向上
させて所定厚の炭素板？得る。
この後、電極板のガス流路を構成するように前記炭素板
に機械による切削加工を行い、続いてＮ２ガス中で５０
０Ｃ以上の温度で加熱して硬化したフェノール樹脂を炭
化する。
に機械による切削加工を行い、続いてＮ２ガス中で５０
０Ｃ以上の温度で加熱して硬化したフェノール樹脂を炭
化する。
第５図に示すような製造方法では濾過すべきスラリー中
のフェノール樹脂粉末の混合害Ｕ合カニ５重ｉｔ％以下
では得られる電極板の強度が低くすき゛、また、５０重
量多以上では電極板が緻密になシすぎてガス拡散が悪く
なる。
のフェノール樹脂粉末の混合害Ｕ合カニ５重ｉｔ％以下
では得られる電極板の強度が低くすき゛、また、５０重
量多以上では電極板が緻密になシすぎてガス拡散が悪く
なる。
ま飢前記フィルター用の金網が１００メツシユ以下にな
ると粉末状フェノール樹脂が網目を通して流出し、２０
０メツシュ以上にすると０鼠過抵抗が高すぎてマット形
成に置時間ケ要する。
ると粉末状フェノール樹脂が網目を通して流出し、２０
０メツシュ以上にすると０鼠過抵抗が高すぎてマット形
成に置時間ケ要する。
本拠施例において、材料分散工程において粒状のバイン
ダーがスラリー中に均等に分散され、その状態でマット
が形成される。したがって第６図に示すように主として
炭素繊維１の又叉点付近にバインダー２が結着されてい
るので強度？維持しつつ炭素繊維を間に充分な間隙９が
形成され、カス拡散上阻害することがない、また本美施
ｆｌｌに丸・いて、濾過後に行う）くインダー処理工程
全省略でき工程数が減少する。
ダーがスラリー中に均等に分散され、その状態でマット
が形成される。したがって第６図に示すように主として
炭素繊維１の又叉点付近にバインダー２が結着されてい
るので強度？維持しつつ炭素繊維を間に充分な間隙９が
形成され、カス拡散上阻害することがない、また本美施
ｆｌｌに丸・いて、濾過後に行う）くインダー処理工程
全省略でき工程数が減少する。
第７図は本発明の製造方法の他の実施ｆ！ｌ’に示し、
バインメー処理工程において炭素繊維にノボラツり型フ
ェノール樹脂’ｅ混合結着させる。次いで樹脂が結着さ
れた状態の炭素繊維ケ水溶液中に分散させる。次いで濾
過工程、乾燥工程、ヒートプレス工程および炭化処理１
８ケ経て所定の前極板が形成される。
バインメー処理工程において炭素繊維にノボラツり型フ
ェノール樹脂’ｅ混合結着させる。次いで樹脂が結着さ
れた状態の炭素繊維ケ水溶液中に分散させる。次いで濾
過工程、乾燥工程、ヒートプレス工程および炭化処理１
８ケ経て所定の前極板が形成される。
本実施例では濾過工程において炭素繊維分散用水溶液の
みケ通過させ、炭素繊維の通過を阻止するだけでよい。
みケ通過させ、炭素繊維の通過を阻止するだけでよい。
したがってフィルターの目荀粗くすることができ、濾過
速度を速くできるので電極板の製造時間を短かくするこ
とができる。また樹脂等のバインダーは炭素繊維に結着
され、水溶液中には溶解ないし分散しない状態で使用で
きるので炭素繊維に必要なバインダー量のみを効率的に
用いることができる。
速度を速くできるので電極板の製造時間を短かくするこ
とができる。また樹脂等のバインダーは炭素繊維に結着
され、水溶液中には溶解ないし分散しない状態で使用で
きるので炭素繊維に必要なバインダー量のみを効率的に
用いることができる。
実施例１
繊維長２ｍ、太さ１１μの炭素繊維を使用し、ＣＭＣの
工ヴ分散溶液に混合し、炭素繊維分が２重量％のスラリ
ーとし１ヒ。次にスラリー罠ノボラックフェノール樹脂
臀末４ｏ重量％を加え２００メツシユの金網を使い濾過
成形し、２０（１゜１０ Ｋ−ｑ ／ ｃＭの条件でヒ
ートプレスした後、８００Ｃで炭化した。得られた電極
板のガス拡散のバラツキは５％以下であった。
工ヴ分散溶液に混合し、炭素繊維分が２重量％のスラリ
ーとし１ヒ。次にスラリー罠ノボラックフェノール樹脂
臀末４ｏ重量％を加え２００メツシユの金網を使い濾過
成形し、２０（１゜１０ Ｋ−ｑ ／ ｃＭの条件でヒ
ートプレスした後、８００Ｃで炭化した。得られた電極
板のガス拡散のバラツキは５％以下であった。
本発明によれは、バインダーの分布が均等になるので強
度が向上し、ガス拡散の良好な電極板勿簡単な方法で得
ることができる。
度が向上し、ガス拡散の良好な電極板勿簡単な方法で得
ることができる。
第１図は多孔質電極板の断面図、第２図は濾過成形法の
原理を示す説明図、第３図は従来の多孔′Ｘ電極基板製
造工程を示す工程図、第４図は従来の電極基板の内部構
造の一部ケ示す拡大図、第５図は本発明による電極基板
製造工程の一例？示す工程図、第６図は本発明による方
法で製造した電極基板の内部構造の一部金示す拡大図、
第７図は本発明による電極板製造工程の他の例葡示す工
程図である。 Ｏ １・・・炭素繊維、２・・・バインダー、３・・・平板
部、４・・・ガス流路、５・・・突条部、６・・・分散
水浴液、７・・・フィルター、８・・・マット、９・・
・繊維間の隙間。 躬４層 活劇 高 ７ 図
原理を示す説明図、第３図は従来の多孔′Ｘ電極基板製
造工程を示す工程図、第４図は従来の電極基板の内部構
造の一部ケ示す拡大図、第５図は本発明による電極基板
製造工程の一例？示す工程図、第６図は本発明による方
法で製造した電極基板の内部構造の一部金示す拡大図、
第７図は本発明による電極板製造工程の他の例葡示す工
程図である。 Ｏ １・・・炭素繊維、２・・・バインダー、３・・・平板
部、４・・・ガス流路、５・・・突条部、６・・・分散
水浴液、７・・・フィルター、８・・・マット、９・・
・繊維間の隙間。 躬４層 活劇 高 ７ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 工、炭素繊維とバインダとを炭化処理して平板部とその
片面にガス流路を構成するための複数の突条部を形成す
る燃料電池用多孔質電極板の製造方法において、少なく
とも炭素繊維とバインダとを含む混合物を濾過成形後に
炭化処理することを特徴とする燃料電池用多孔質電極板
の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記混合物が、炭
素繊維と分散剤と樹脂粉末とを混合したスラリーである
ことを特徴とする燃料電池用多孔質電極板の製造方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記混合物が炭素
繊維に樹脂全混合結着させ、これ？水中に分散させたも
のであることｔ特徴とする燃料電池用多孔質電極板の製
造方法。 ４、特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかにおい
て、前記樹脂がノボラック屋フェノール樹脂であること
を特徴とする燃料電池用多孔質電極板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58166684A JPS6059660A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 燃料電池用多孔質電極板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58166684A JPS6059660A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 燃料電池用多孔質電極板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6059660A true JPS6059660A (ja) | 1985-04-06 |
| JPH0414464B2 JPH0414464B2 (ja) | 1992-03-12 |
Family
ID=15835814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58166684A Granted JPS6059660A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 燃料電池用多孔質電極板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6059660A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02129068A (ja) * | 1988-11-10 | 1990-05-17 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 炭素繊維強化炭素材料の製造法 |
| US7271974B2 (en) | 2004-07-28 | 2007-09-18 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method of self servo write with low density gas |
| JP2011192653A (ja) * | 2006-03-17 | 2011-09-29 | Gm Global Technology Operations Inc | ガス拡散媒体及び燃料電池 |
| WO2012102195A1 (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-02 | 三菱レイヨン株式会社 | 多孔質電極基材、その製造方法、前駆体シート、膜－電極接合体及び固体高分子型燃料電池 |
| CN115162053A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-10-11 | 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 | 一种高导电性碳纤维纸及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5441295A (en) * | 1977-08-15 | 1979-04-02 | United Technologies Corp | Method of fabricating porous carbon sheet |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP58166684A patent/JPS6059660A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5441295A (en) * | 1977-08-15 | 1979-04-02 | United Technologies Corp | Method of fabricating porous carbon sheet |
Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
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| JP5458168B2 (ja) * | 2011-01-27 | 2014-04-02 | 三菱レイヨン株式会社 | 多孔質電極基材の製造方法 |
| US9825304B2 (en) | 2011-01-27 | 2017-11-21 | Mitsubishi Chemical Corporation | Porous electrode substrate, method for manufacturing same, precursor sheet, membrane electrode assembly, and polymer electrolyte fuel cell |
| CN115162053A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-10-11 | 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 | 一种高导电性碳纤维纸及其制备方法 |
| CN115162053B (zh) * | 2022-07-26 | 2023-08-29 | 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 | 一种高导电性碳纤维纸及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0414464B2 (ja) | 1992-03-12 |
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