JPS6086012A - 多孔質平板の製造方法 - Google Patents
多孔質平板の製造方法Info
- Publication number
- JPS6086012A JPS6086012A JP58192404A JP19240483A JPS6086012A JP S6086012 A JPS6086012 A JP S6086012A JP 58192404 A JP58192404 A JP 58192404A JP 19240483 A JP19240483 A JP 19240483A JP S6086012 A JPS6086012 A JP S6086012A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flat plate
- electrode
- porous flat
- manufacturing
- electrical conductivity
- 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.)
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-
- 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
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Inert Electrodes (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は導電性のある多孔質平板を得るための前駆体、
であるカーボンを含む発泡構造体の成形方法と燃料電池
電極として用いるための多孔質平板の製造方法に関する
ものである。すなわち化学エネルギーを連続的に電気エ
ネルギーに変換するためには、燃料をスムースに通過さ
せると同時に化学反応を促進させる必要から多孔質構造
と導電性が必須要件であり、このような電極の製造方法
を提供する。
であるカーボンを含む発泡構造体の成形方法と燃料電池
電極として用いるための多孔質平板の製造方法に関する
ものである。すなわち化学エネルギーを連続的に電気エ
ネルギーに変換するためには、燃料をスムースに通過さ
せると同時に化学反応を促進させる必要から多孔質構造
と導電性が必須要件であり、このような電極の製造方法
を提供する。
燃料電池を電力事業用に用いるための開発研究は米国に
おいて１９７２年頃より開始され、現在パイロットプラ
ントが稼動できる段階まで至ったが出力は４，５０ＯＫ
Ｗ程度と小さい。これより出力の大きい発電プラントを
エネルギ変換効率を高くかつ経済的につくるには、電池
構成要素の性能向上のみならず生産性の向上を要する。
おいて１９７２年頃より開始され、現在パイロットプラ
ントが稼動できる段階まで至ったが出力は４，５０ＯＫ
Ｗ程度と小さい。これより出力の大きい発電プラントを
エネルギ変換効率を高くかつ経済的につくるには、電池
構成要素の性能向上のみならず生産性の向上を要する。
本発明の対象とする大面積の電極の製造方法に関しては
試行的に検討されている例が数件見られるが、いずれも
多大の工数（１〜３日）を要しており電力事業用に供し
得るレベルに至っていない。
試行的に検討されている例が数件見られるが、いずれも
多大の工数（１〜３日）を要しており電力事業用に供し
得るレベルに至っていない。
本発明の目的は、燃料電池用の電極として、燃料ガスの
連続的な通過と電気エネルギを取出すための導電性を有
する極板としての２つの機能を満し、製造工数を現在試
行段階にある従来方法に比べ１／３〜１／１０程度に短
縮できる多孔質平板の製造方法を提供するにある。
連続的な通過と電気エネルギを取出すための導電性を有
する極板としての２つの機能を満し、製造工数を現在試
行段階にある従来方法に比べ１／３〜１／１０程度に短
縮できる多孔質平板の製造方法を提供するにある。
本発明による燃料電池用電極の製造方法は、主たる次の
２工程から成る。まず第１は黒鉛粉末および炭素せんい
の少なくとも一種を含有する液状組成物Ａ液と、この液
状組成物と化学的に反応することができ、かつ黒鉛粉末
および炭素せんいを必要に応じて含有するＢ液とをミキ
シング装置により混合後、型内に注入または射出して、
化学反応により硬化し、所望の板状の発泡構造成形品を
得、この成形品を焼成することにより炭化と同時に多孔
質化した導電性のある多孔質平板を製造することにある
。
２工程から成る。まず第１は黒鉛粉末および炭素せんい
の少なくとも一種を含有する液状組成物Ａ液と、この液
状組成物と化学的に反応することができ、かつ黒鉛粉末
および炭素せんいを必要に応じて含有するＢ液とをミキ
シング装置により混合後、型内に注入または射出して、
化学反応により硬化し、所望の板状の発泡構造成形品を
得、この成形品を焼成することにより炭化と同時に多孔
質化した導電性のある多孔質平板を製造することにある
。
すなわち液状組成物Ａ液中に含まれる低沸点溶剤（発泡
剤）は、Ａ液とＢ液との化学反応により発生した熱によ
り気化して系内で発泡微小球体を形成することを利用し
て、射出量を制御することにより、ＲＩＭ成形品密度を
１０〜１，０００に？／讐程度の範囲内で自由に変えら
れる特徴をもっている。
剤）は、Ａ液とＢ液との化学反応により発生した熱によ
り気化して系内で発泡微小球体を形成することを利用し
て、射出量を制御することにより、ＲＩＭ成形品密度を
１０〜１，０００に？／讐程度の範囲内で自由に変えら
れる特徴をもっている。
また炭素粉または繊維を混合できることも自由である。
なおこの炭素は焼成により残留し、導電性極板として作
用するものである。焼成の際、Ａ液とＢ液の反応生成物
は、大部分は分解して飛散するが、炭素分は残留してバ
インダーとしての作用と導電性極板としての作用を合せ
もつものである。
用するものである。焼成の際、Ａ液とＢ液の反応生成物
は、大部分は分解して飛散するが、炭素分は残留してバ
インダーとしての作用と導電性極板としての作用を合せ
もつものである。
上記Ａ液とＢ液を出発原料としたＲＩＭ成形品は、最終
製品である電極において燃料ガスを通過させるための気
孔の比率が、前駆体である発泡構造体成形品の発泡倍率
に比例することを利用して任意に制御できる特徴を有す
る。
製品である電極において燃料ガスを通過させるための気
孔の比率が、前駆体である発泡構造体成形品の発泡倍率
に比例することを利用して任意に制御できる特徴を有す
る。
また液体原料を用いるため、一般のプラスチックの射出
成形に用いられる高圧力（５００〜１，５００Ｋｖ／ｅ
Ｊ ）に比べ５０−１５０と小さい低圧力（１０ｈｕｒ
ｌ ）のもとに成形できるため、電極のような大型の部
品（５００〜２，０００ ｗｍ角、厚さ１〜５０閣）を
ソリなどの変形を伴うことなく、成形できるという特徴
があり、事業用燃料電池の電極製造方法には好個の必須
技術を提供するものである。
成形に用いられる高圧力（５００〜１，５００Ｋｖ／ｅ
Ｊ ）に比べ５０−１５０と小さい低圧力（１０ｈｕｒ
ｌ ）のもとに成形できるため、電極のような大型の部
品（５００〜２，０００ ｗｍ角、厚さ１〜５０閣）を
ソリなどの変形を伴うことなく、成形できるという特徴
があり、事業用燃料電池の電極製造方法には好個の必須
技術を提供するものである。
加えて混合、射出機能を有するケミカルユニット１台で
、型締機を１〜１０台連結して成形できるため、生産性
は大巾に向上できる。
、型締機を１〜１０台連結して成形できるため、生産性
は大巾に向上できる。
以上の観点から事業用に展開する上で、電極の前駆体製
造方法としてもつとも有力な手法と考える。
造方法としてもつとも有力な手法と考える。
第２はＲＩＭによる発泡構造成形品を焼成する工程であ
る。副次的には板の形状として凹凸加工をほどこす必要
のある場合は、焼成前後に機械加工をほどこしても何ら
さしつかえない。
る。副次的には板の形状として凹凸加工をほどこす必要
のある場合は、焼成前後に機械加工をほどこしても何ら
さしつかえない。
以上の方法による燃料電池電極の製造方法は、従来試行
的につくられている黒鉛粉末あるいは炭素せんいの抄造
（紙をすく方法と類似）、粘結剤含浸、乾燥、ヒートプ
レス、成形、焼成。
的につくられている黒鉛粉末あるいは炭素せんいの抄造
（紙をすく方法と類似）、粘結剤含浸、乾燥、ヒートプ
レス、成形、焼成。
機械加工による電極作成という代表的方法に比べ、製造
工数を百〜ｉｓ匿まで短縮できるものである。
工数を百〜ｉｓ匿まで短縮できるものである。
以下本発明を図に示す実施例にもとづいて説明する。
第１図は、リン酸型燃料電池の原理を示すもので燃料ガ
スの水素と酸素を気孔をもつ電極（２および４）を通過
させ、化学反応により水を生成する過程で電気をとり出
ず方法を図示したものである。
スの水素と酸素を気孔をもつ電極（２および４）を通過
させ、化学反応により水を生成する過程で電気をとり出
ず方法を図示したものである。
第２図は、電池構成を示したもので、１２および１５が
本発明の対象となる電極である。この電極の詳細を第６
図に示す。
本発明の対象となる電極である。この電極の詳細を第６
図に示す。
以下実施例を以て本発明の具体的内容について述べる。
実施例（１）
黒鉛粉末ＣＰＢ （日本黒鉛製）を３０重量％２発泡剤
フレオオン−１１を８重量％含むポリオール組成物Ａ液
を調整し、同様に上記ＣＰＢｓｏ Ｊｕ量％含むイソシ
アネートＢ液を調整した。
フレオオン−１１を８重量％含むポリオール組成物Ａ液
を調整し、同様に上記ＣＰＢｓｏ Ｊｕ量％含むイソシ
アネートＢ液を調整した。
両液を反応射出成形機（シンシナティ・ミラクロン製Ｌ
ＲＭ−Ｒ２５改造形）により混合し、第３図に示すキャ
ビティ形状（厚さ３．５．）を有し、８０Ｃに予熱した
スチール製型内に射出して５分後に第３図のような形状
で、発泡倍率２．５の気泡を有する成形品を得た。
ＲＭ−Ｒ２５改造形）により混合し、第３図に示すキャ
ビティ形状（厚さ３．５．）を有し、８０Ｃに予熱した
スチール製型内に射出して５分後に第３図のような形状
で、発泡倍率２．５の気泡を有する成形品を得た。
これを２２０Ｃ，空気芥囲気下で４時間焼成した。次に
窒素ガスパーン下８００ Ｃで４時間焼成した。さらに
徐々に昇温して１８００ｃで４時間焼成したのち降温し
、気孔を有する電極板を得た。
窒素ガスパーン下８００ Ｃで４時間焼成した。さらに
徐々に昇温して１８００ｃで４時間焼成したのち降温し
、気孔を有する電極板を得た。
この電極の諸物性は常法により測定し、結果は表１に示
す通りである。
す通りである。
実施例２〜５
黒鉛粉末ＣＰＢ （日本黒鉛製）を３５重量％２発泡剤
へブタンを１０重量％含むポリオール組成物Ａ液を調整
し、同様に上記ＣＰＢ２５重量％含むインシアネー）Ｂ
液を調整した。
へブタンを１０重量％含むポリオール組成物Ａ液を調整
し、同様に上記ＣＰＢ２５重量％含むインシアネー）Ｂ
液を調整した。
両液を実施例１と同じ成形機により、また同様の型を用
いて成形品密度６ｏｏ〜４５０ Ｋｇ／ｄ まで変化さ
せた発泡構造体成形品を得た。
いて成形品密度６ｏｏ〜４５０ Ｋｇ／ｄ まで変化さ
せた発泡構造体成形品を得た。
この成形品を実施例１と同様の方法により焼成して多孔
質の電極板を得た。
質の電極板を得た。
これら電極板の緒特性を第１表に示す。
なお比較例として成形品密度１，２００および１，００
０ＫｙＺ讐の成形品を焼成して調べた結果、気孔率が小
さく、気体透過性が悪く不合格であった。
０ＫｙＺ讐の成形品を焼成して調べた結果、気孔率が小
さく、気体透過性が悪く不合格であった。
以上説明したように本発明によれば、燃料電池用電極と
して性能上問題なく、発電コストを低減するために有効
な電極の新しい製造方法が確立できた。すなわち、液体
原料を出発材料とする新規な反応射出成形法を用いるこ
とにより、低圧力下でソリ等の変形なく大形の電極を同
時に多数個製造する技術を提供することにより、従来試
行的に行なわれている工法に比べ、工数１ をτ〜ｎまで大巾に短縮できる。
して性能上問題なく、発電コストを低減するために有効
な電極の新しい製造方法が確立できた。すなわち、液体
原料を出発材料とする新規な反応射出成形法を用いるこ
とにより、低圧力下でソリ等の変形なく大形の電極を同
時に多数個製造する技術を提供することにより、従来試
行的に行なわれている工法に比べ、工数１ をτ〜ｎまで大巾に短縮できる。
この技術により燃料電池を事業用に展開して行く上で大
きな寄与がはかれるものと考える。
きな寄与がはかれるものと考える。
第１図はリン酸型燃料電池の原理を示す図、第２図は同
電池構成を示す図、第３図は電極を示した図。 １・・・水素室、 ２・・・電極（水素極）、３・・・
電解質マトリックス、４・・・電極（空気極）、５・・
・空気室 １１・・・セパレータ、１２・・・電極、
１３・・・電極触媒、１４・・・電解質マトリックス、
１５・・・電極。 第 １図 Ａ 賄２ダ ／１ 第 ３図 （Ａ） （５）
電池構成を示す図、第３図は電極を示した図。 １・・・水素室、 ２・・・電極（水素極）、３・・・
電解質マトリックス、４・・・電極（空気極）、５・・
・空気室 １１・・・セパレータ、１２・・・電極、
１３・・・電極触媒、１４・・・電解質マトリックス、
１５・・・電極。 第 １図 Ａ 賄２ダ ／１ 第 ３図 （Ａ） （５）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｔ 炭素粉あるいは炭素繊維の少なくとも一種を含む化
学的に反応性に富む二種類の液状組成物を出発原料とし
て、反応射出成形方法により上述の二液を混合して型キ
ヤビテイ内に射出して所望の平板形状に成形したのち、
成形品を焼成することにより、炭化と同時に多孔質化し
た導電性のある多孔質平板を製造することを特徴とする
多孔質平板の製造方法。 ２、 上記成形用樹脂としてポリウレタン、ナイロン、
ポリスチレン、エポキシ、ポリエステルおよびシリコー
ンを生成するための主材と硬化材の２種類の液状組成物
に、それぞれ炭素粉あるいは炭素せんいの少なくとも一
種を混合したものを出発原料としたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の多孔質平板の製造方法。 ３、 上記の導電性を有する多孔質平板が燃料電池用電
極であることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
第２項記載の多孔質平板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58192404A JPS6086012A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 多孔質平板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58192404A JPS6086012A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 多孔質平板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6086012A true JPS6086012A (ja) | 1985-05-15 |
| JPS64354B2 JPS64354B2 (ja) | 1989-01-06 |
Family
ID=16290750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58192404A Granted JPS6086012A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 多孔質平板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6086012A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2603424A1 (fr) * | 1986-07-14 | 1988-03-04 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Procede de production d'un substrat d'electrodes et substrat d'electrodes presentant des proprietes physiques uniformes ainsi produit |
| JP2009171833A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-30 | Hitachi Ltd | スイッチギヤ |
| US7670707B2 (en) | 2003-07-30 | 2010-03-02 | Altergy Systems, Inc. | Electrical contacts for fuel cells |
| US7678488B2 (en) | 2000-08-18 | 2010-03-16 | Altergy Systems, Inc. | Integrated and modular BSP/MEA/manifold plates for fuel cells |
-
1983
- 1983-10-17 JP JP58192404A patent/JPS6086012A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2603424A1 (fr) * | 1986-07-14 | 1988-03-04 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Procede de production d'un substrat d'electrodes et substrat d'electrodes presentant des proprietes physiques uniformes ainsi produit |
| US7678488B2 (en) | 2000-08-18 | 2010-03-16 | Altergy Systems, Inc. | Integrated and modular BSP/MEA/manifold plates for fuel cells |
| US7670707B2 (en) | 2003-07-30 | 2010-03-02 | Altergy Systems, Inc. | Electrical contacts for fuel cells |
| JP2009171833A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-30 | Hitachi Ltd | スイッチギヤ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS64354B2 (ja) | 1989-01-06 |
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