JPS61291459A - 炭素繊維布帛成形板の製造方法 - Google Patents
炭素繊維布帛成形板の製造方法Info
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- JPS61291459A JPS61291459A JP60131655A JP13165585A JPS61291459A JP S61291459 A JPS61291459 A JP S61291459A JP 60131655 A JP60131655 A JP 60131655A JP 13165585 A JP13165585 A JP 13165585A JP S61291459 A JPS61291459 A JP S61291459A
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- fabric
- molded plate
- fiber fabric
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Fuel Cell (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (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】
産業上の利用分骨
この発明は、炭素繊維布帛からなる成形板、特に燃料電
池、レド、クスフ四−型電池などの電極板として有用な
炭素繊維布帛からなる成形板に関する。
池、レド、クスフ四−型電池などの電極板として有用な
炭素繊維布帛からなる成形板に関する。
従来の技術
近年、燃料電池および新型電池（例えば、レドックス・
フロー型電池のような再生型燃料電池など）が注目を集
めており、これらの電池の電極板として炭素材料が用い
られている。炭素材料の中でも炭素繊維からなるシート
状布帛は、電解液中での長時間安定性、電池性能、機械
的強度、経情性等の特性が良好であるため注目されてい
る。しかしながら、電流効率、その他の電池性能の一層
の向上が望まれており、そのため、より特性のよ本発明
の目的は、従来の炭素繊維布帛からなる￥ｌＬ極板と比
較して、より優れた電池性能を発揮する炭素繊維布帛成
形板の工業的に有利な製造方法を提供するにある。
フロー型電池のような再生型燃料電池など）が注目を集
めており、これらの電池の電極板として炭素材料が用い
られている。炭素材料の中でも炭素繊維からなるシート
状布帛は、電解液中での長時間安定性、電池性能、機械
的強度、経情性等の特性が良好であるため注目されてい
る。しかしながら、電流効率、その他の電池性能の一層
の向上が望まれており、そのため、より特性のよ本発明
の目的は、従来の炭素繊維布帛からなる￥ｌＬ極板と比
較して、より優れた電池性能を発揮する炭素繊維布帛成
形板の工業的に有利な製造方法を提供するにある。
上述の目的は、本発明の炭素繊維布帛成形板の製造方法
、すなわち、炭素繊維形成用プレカーサーを＃ｉｌ＃Ｉ
ｌシてなる表面に畝を有するｍ織物に液状熱硬化性樹脂
を含浸し、そのまま熱硬化処理を施すかまたは積層圧着
硬化して得られるグリーン成形板を炭化することを特徴
とする方法によって達成される。
、すなわち、炭素繊維形成用プレカーサーを＃ｉｌ＃Ｉ
ｌシてなる表面に畝を有するｍ織物に液状熱硬化性樹脂
を含浸し、そのまま熱硬化処理を施すかまたは積層圧着
硬化して得られるグリーン成形板を炭化することを特徴
とする方法によって達成される。
炭素繊維布帛成形板の製造に用いるプレカーサ−ｍ維と
しては、ポリアクリロニトリル繊維のような合成繊維、
綿、羊毛などの天然繊維および再生繊維素繊維のような
再生繊維が用いられる。プレカーサー繊維は常法に従っ
て紡績糸およびフィラメント糸などを作成し、これらを
織成または編立てて編織物とする。
しては、ポリアクリロニトリル繊維のような合成繊維、
綿、羊毛などの天然繊維および再生繊維素繊維のような
再生繊維が用いられる。プレカーサー繊維は常法に従っ
て紡績糸およびフィラメント糸などを作成し、これらを
織成または編立てて編織物とする。
プレカーサー繊維の織成・編立てに際しては、布帛表面
に顕著な畝が形成されるような組織にする。かかる編織
物としては、経畝織、緯畝織、コード織、斜文織等の織
物、ならびにゴム編生地その他の畦編生地などが挙げら
れる。布帛表面の畝はできるだけ深く且つ長いことが望
ましく、従って、経畝織および緯畝織においてはなるべ
く多数本の畝織が望ましい。また、畝を顕著にするため
二重織としたり、特殊な変化組織とすることができる。
に顕著な畝が形成されるような組織にする。かかる編織
物としては、経畝織、緯畝織、コード織、斜文織等の織
物、ならびにゴム編生地その他の畦編生地などが挙げら
れる。布帛表面の畝はできるだけ深く且つ長いことが望
ましく、従って、経畝織および緯畝織においてはなるべ
く多数本の畝織が望ましい。また、畝を顕著にするため
二重織としたり、特殊な変化組織とすることができる。
上述のような畝織または畦編せる布帛は、表面に畝を有
しく例えば、経畦織では緯糸は真直に織込まれ、経糸は
表裏に屈曲して交錯するため経糸の織縮は大きく、表面
に畝が形成される）、この布帛に、後に述べるように熱
硬化性樹脂を含浸させたうえ加熱炭化工程へ供すると、
畝が形成された形態が保持されたまま炭化される。この
ようにして得られる炭素繊維布帛成形板の表面には多数
の畝が存在するため、この成形板を電極板として用い、
例えば、一対の１！電極板に電解質含浸多孔質ＳｉＯシ
ートを挾み、さらにこれら全体を一対の平板セパレータ
ー間に挟むことによって燃料電池単位を構成すると、電
極板表面の畝は燃料供給路および酸素（空気）供給路と
して活用される。また、炭素繊維布帛表面の畝が深いこ
とは、布帛の組織において布帛表面に垂直な方向に編立
てまたは織込まれた炭素繊維の部分の相対的割合が大き
いことを意味し、従って、電極板の面に垂直な方向の電
気抵抗が大巾に減少し、電流効率、セル電導率の向上に
つながる。
しく例えば、経畦織では緯糸は真直に織込まれ、経糸は
表裏に屈曲して交錯するため経糸の織縮は大きく、表面
に畝が形成される）、この布帛に、後に述べるように熱
硬化性樹脂を含浸させたうえ加熱炭化工程へ供すると、
畝が形成された形態が保持されたまま炭化される。この
ようにして得られる炭素繊維布帛成形板の表面には多数
の畝が存在するため、この成形板を電極板として用い、
例えば、一対の１！電極板に電解質含浸多孔質ＳｉＯシ
ートを挾み、さらにこれら全体を一対の平板セパレータ
ー間に挟むことによって燃料電池単位を構成すると、電
極板表面の畝は燃料供給路および酸素（空気）供給路と
して活用される。また、炭素繊維布帛表面の畝が深いこ
とは、布帛の組織において布帛表面に垂直な方向に編立
てまたは織込まれた炭素繊維の部分の相対的割合が大き
いことを意味し、従って、電極板の面に垂直な方向の電
気抵抗が大巾に減少し、電流効率、セル電導率の向上に
つながる。
プリカーサ−繊維布帛には液状熱硬化性樹脂を含浸せし
め、必要に応じ乾燥または脱溶媒したうえ、そのまま熱
硬化処理を施すかまたは積層圧着硬化する。含浸せしめ
る熱硬化性樹脂は、得られる炭素電極板の特性が損なわ
れない限り格別限定されないが、フェノール類とアルデ
ヒドから得られるフェノール・ホルムアルデヒド樹脂そ
の他のフェノール樹脂類、およびフルフラールから得ら
れるフルフラール樹脂、フルフラールフェノール樹脂な
どの７ラン樹脂類が好ましく用いられる。
め、必要に応じ乾燥または脱溶媒したうえ、そのまま熱
硬化処理を施すかまたは積層圧着硬化する。含浸せしめ
る熱硬化性樹脂は、得られる炭素電極板の特性が損なわ
れない限り格別限定されないが、フェノール類とアルデ
ヒドから得られるフェノール・ホルムアルデヒド樹脂そ
の他のフェノール樹脂類、およびフルフラールから得ら
れるフルフラール樹脂、フルフラールフェノール樹脂な
どの７ラン樹脂類が好ましく用いられる。
樹脂含浸量は一般に樹脂固形分として約３〜６０％ｏｗ
ｆである。
ｆである。
熱硬化性樹脂液含浸布帛は、必要に応じて乾燥もしくは
脱溶媒し、加熱硬化処理を施す。加熱硬化処理条件は、
含浸せる樹脂の種類に応じて適宜選定する。樹脂含浸布
帛はそのままの状態で、または、その複数枚を重畳積層
したうえ圧着した状態で加熱硬化することができる。
脱溶媒し、加熱硬化処理を施す。加熱硬化処理条件は、
含浸せる樹脂の種類に応じて適宜選定する。樹脂含浸布
帛はそのままの状態で、または、その複数枚を重畳積層
したうえ圧着した状態で加熱硬化することができる。
加熱硬化処理せる布帛は、不融化処理を行い、または、
行うことなく、炭化処理を行う。アクリル繊維布帛の場
合には常法に従って２００〜２５０Ｃで２〜６時間酸化
性雰囲気中で不融化処理を行うことが好ましい。しかし
ながら、繊維素繊維布帛のようにそのような酸化性雰囲
気中での前処理が必要とされない繊維布帛は直接炭化す
ることができる。一般に、本発明方法に従って樹脂硬化
処理２施した布帛は加熱時の形態保持および安定性に優
るため耐炎化ないし不融化処理を省いても炭化が可能で
ある。
行うことなく、炭化処理を行う。アクリル繊維布帛の場
合には常法に従って２００〜２５０Ｃで２〜６時間酸化
性雰囲気中で不融化処理を行うことが好ましい。しかし
ながら、繊維素繊維布帛のようにそのような酸化性雰囲
気中での前処理が必要とされない繊維布帛は直接炭化す
ることができる。一般に、本発明方法に従って樹脂硬化
処理２施した布帛は加熱時の形態保持および安定性に優
るため耐炎化ないし不融化処理を省いても炭化が可能で
ある。
布帛の炭素化を常法に従って、不活性ガス雰囲気中にお
いて１ｏｏｏｃ前後の温度に加熱して行う。
いて１ｏｏｏｃ前後の温度に加熱して行う。
作用および発明の効果
本発明方法によって製造される炭素繊維布帛成形板は、
多孔質体であって、織編成に用いた糸を構成する繊維間
の空隙に由来する非常に微細なボアと織編成する布帛の
織・編目の間隙に由来する比較的大きなボアとが共存す
る。一般に、リン酸型燃料電池用電極板のボアはその全
てが有効に活用されているわけではなく、ボアサイズ１
０μ前後のものがリン酸液電解質を保持する作用をなし
、１００μ前後のボアがＨ２および０゜ガスが浸透する
のに役立つとされている。本発明の方法により得られる
成形板には、上述のように、微細なボアと比絞的大きな
ボアが共存するため、その活用度は非常に高いと考えら
れる。しかも、これらのポアサイズおよび大小両ボアの
割合は、織編成に用いる糸の撚り、番手、織編成の密度
等を変えることによって適当に設定することができる。
多孔質体であって、織編成に用いた糸を構成する繊維間
の空隙に由来する非常に微細なボアと織編成する布帛の
織・編目の間隙に由来する比較的大きなボアとが共存す
る。一般に、リン酸型燃料電池用電極板のボアはその全
てが有効に活用されているわけではなく、ボアサイズ１
０μ前後のものがリン酸液電解質を保持する作用をなし
、１００μ前後のボアがＨ２および０゜ガスが浸透する
のに役立つとされている。本発明の方法により得られる
成形板には、上述のように、微細なボアと比絞的大きな
ボアが共存するため、その活用度は非常に高いと考えら
れる。しかも、これらのポアサイズおよび大小両ボアの
割合は、織編成に用いる糸の撚り、番手、織編成の密度
等を変えることによって適当に設定することができる。
また、本発明方法による炭素繊維布帛成形板は、表面に
多数の畝が存在するため、燃料電池の電極板として用い
るとき、その畝がＨ２Ｏその他の燃料の供給路、未反応
Ｈ２の排出路、酸素（空気）の供給路、生成水の排出路
として活用される。従って、従来、燃料電池電極板の表
面に燃料ガスおよび空気の供給路を形成するため多数の
溝を穿設する必要があったが、本発明方法による炭素成
形板ではそのような溝の穿設は不要である。さらに、表
面に多数の畝が存在することは、編織組織において、布
帛面に垂直な方向に編立てまたは織込まれている炭素繊
維糸の部分の相対的割合が高いことを意味する。従って
、布帛面に垂直な方向の電気抵抗が低く、電池の電流効
率およびセル電導率が向上する。
多数の畝が存在するため、燃料電池の電極板として用い
るとき、その畝がＨ２Ｏその他の燃料の供給路、未反応
Ｈ２の排出路、酸素（空気）の供給路、生成水の排出路
として活用される。従って、従来、燃料電池電極板の表
面に燃料ガスおよび空気の供給路を形成するため多数の
溝を穿設する必要があったが、本発明方法による炭素成
形板ではそのような溝の穿設は不要である。さらに、表
面に多数の畝が存在することは、編織組織において、布
帛面に垂直な方向に編立てまたは織込まれている炭素繊
維糸の部分の相対的割合が高いことを意味する。従って
、布帛面に垂直な方向の電気抵抗が低く、電池の電流効
率およびセル電導率が向上する。
本発明の方法においては、プリカーサ−布帛に熱硬化性
樹脂を含浸し、熱硬化せしめた状態で炭化および必要に
応じて不融化前処理を行うため、布帛は加熱時の形態安
定性に優れ、不融化工程および炭化工程において編織組
織内部の間隙が乱されることがなく、望ましいポアサイ
ズ分布を有する炭素板を得ることができる。
樹脂を含浸し、熱硬化せしめた状態で炭化および必要に
応じて不融化前処理を行うため、布帛は加熱時の形態安
定性に優れ、不融化工程および炭化工程において編織組
織内部の間隙が乱されることがなく、望ましいポアサイ
ズ分布を有する炭素板を得ることができる。
実施例
以下、実施例について本発明を具体的に説明する。
実施例１
家庭用ゴム編機（針間隔２．０ＩＩＩＸ ３００ ）を
用いて極太木綿糸を編立てした。得られた編地に、フェ
ノール・ホルムアルデヒド樹脂（昭和高分子（株）製Ｂ
ＲＬ−１２０ｚ）のエタノール希釈液（濃度１０重量％
ンを含浸し、絞液した（ピ、クア。
用いて極太木綿糸を編立てした。得られた編地に、フェ
ノール・ホルムアルデヒド樹脂（昭和高分子（株）製Ｂ
ＲＬ−１２０ｚ）のエタノール希釈液（濃度１０重量％
ンを含浸し、絞液した（ピ、クア。
プ：樹脂分２０重量％ン。加熱炉中で樹脂含浸編地を１
５０Ｃにて６０分間処理して、溶媒を除去するとともに
樹脂を硬化した。次いで、布帛を黒鉛板に挟持した状態
で窒素雰囲気中１０００Ｃで９６時間焼成し、炭素繊維
布帛成形板を得た。この成形板の厚さは約２１１ｍであ
り、深さ約１１Ｉの畝牙有していた。
５０Ｃにて６０分間処理して、溶媒を除去するとともに
樹脂を硬化した。次いで、布帛を黒鉛板に挟持した状態
で窒素雰囲気中１０００Ｃで９６時間焼成し、炭素繊維
布帛成形板を得た。この成形板の厚さは約２１１ｍであ
り、深さ約１１Ｉの畝牙有していた。
得られた炭素繊維布帛成形板の気孔分布を測定した結果
は、添付第１図のとおりであり、気孔径約５０μｍと約
７μｍにピークが認められる。
は、添付第１図のとおりであり、気孔径約５０μｍと約
７μｍにピークが認められる。
比較のために、上記と同じ木綿糸を用いて平織した布帛
から同様に炭素繊維布帛成形板を製造した。但し、布帛
の一面に畝を形成するため、フェノール・ホルムアルデ
ヒド樹脂を含浸した布帛を型押ししながら加熱硬化せし
めた。このように得られた炭素繊維布帛成形板は厚さ約
２１１であり、深さ約１１１１の畝を有していた。この
成形板の特性を同様に測定した。結果は表−１のとおり
であったＯ 接触抵抗は、成形板試料を２枚の膨張黒鉛シートの間に
挟み、さらに、その両側に絶縁板を配して、３ｋｊ／ｄ
の荷重をかけた状態で、成形板試料と一方の膨張黒鉛シ
ートとの間の電圧、電流を測定して、成形板と膨張黒鉛
シートとの接触抵抗を求めた。垂直方向電気抵抗は、上
記と同様な方法により、２枚の膨張黒鉛シート間の電圧
・電流を測定した結果から求めた。
から同様に炭素繊維布帛成形板を製造した。但し、布帛
の一面に畝を形成するため、フェノール・ホルムアルデ
ヒド樹脂を含浸した布帛を型押ししながら加熱硬化せし
めた。このように得られた炭素繊維布帛成形板は厚さ約
２１１であり、深さ約１１１１の畝を有していた。この
成形板の特性を同様に測定した。結果は表−１のとおり
であったＯ 接触抵抗は、成形板試料を２枚の膨張黒鉛シートの間に
挟み、さらに、その両側に絶縁板を配して、３ｋｊ／ｄ
の荷重をかけた状態で、成形板試料と一方の膨張黒鉛シ
ートとの間の電圧、電流を測定して、成形板と膨張黒鉛
シートとの接触抵抗を求めた。垂直方向電気抵抗は、上
記と同様な方法により、２枚の膨張黒鉛シート間の電圧
・電流を測定した結果から求めた。
表−１
本発明品 比較品
接触抵抗（ｍ・Ω・７） ２９ ３
０垂直方向電気抵抗（ｍ・Ω−ｃｒｌ） １２１
１７５曲げ強さくｋｊｌ／ｄ） ２２
２５気孔率（％） ７０
６Ｂ実施例２ 実施例１の方法を繰返した。但し、フェノール・ホルム
アルデヒド樹脂に代えてフルフラール樹脂を用い、且つ
、同樹脂を含浸した布帛は３枚積層して圧着した状態で
加熱硬化した。最終的に得られた炭素繊維布帛成形板の
特性は表−２に示すとおりであった。
０垂直方向電気抵抗（ｍ・Ω−ｃｒｌ） １２１
１７５曲げ強さくｋｊｌ／ｄ） ２２
２５気孔率（％） ７０
６Ｂ実施例２ 実施例１の方法を繰返した。但し、フェノール・ホルム
アルデヒド樹脂に代えてフルフラール樹脂を用い、且つ
、同樹脂を含浸した布帛は３枚積層して圧着した状態で
加熱硬化した。最終的に得られた炭素繊維布帛成形板の
特性は表−２に示すとおりであった。
実施例３
実施例１の方法を繰返した。但し、フェノール・ホルム
アルデヒド樹脂含浸布帛を３枚積層して圧着した状態で
加熱硬化した。最終的に得られた炭素繊維布帛成形板の
特性は表−２に示すとおりであった。
アルデヒド樹脂含浸布帛を３枚積層して圧着した状態で
加熱硬化した。最終的に得られた炭素繊維布帛成形板の
特性は表−２に示すとおりであった。
表−２
接触抵抗（ｍ・Ω−ｃｒＩｌ） ３１
３４垂直方向電気抵抗（ｍ・Ω・ｄ） １２０
１３５曲げ強さくｋｇ／ｄン ２３
２６気孔率（％） ６９ ７
２測定方法および各特性の計算方法は実施例１の場合と
同じである。
３４垂直方向電気抵抗（ｍ・Ω・ｄ） １２０
１３５曲げ強さくｋｇ／ｄン ２３
２６気孔率（％） ６９ ７
２測定方法および各特性の計算方法は実施例１の場合と
同じである。
兜１図は、実施例１で得られた本発明の炭素繊維布帛成
形板の気孔分布を示すグラフである。
形板の気孔分布を示すグラフである。
Claims (1)
- 炭素繊維形成用プレカーサーを編織してなる表面に畝を
有する編織物に液状熱硬化性樹脂を含浸し、そのまま熱
硬化処理を施すかまたは積層圧着硬化して得られるグリ
ーン成形板を炭化することを特徴とする炭素繊維布帛成
形板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60131655A JPS61291459A (ja) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | 炭素繊維布帛成形板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60131655A JPS61291459A (ja) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | 炭素繊維布帛成形板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61291459A true JPS61291459A (ja) | 1986-12-22 |
| JPH034507B2 JPH034507B2 (ja) | 1991-01-23 |
Family
ID=15063127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60131655A Granted JPS61291459A (ja) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | 炭素繊維布帛成形板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61291459A (ja) |
-
1985
- 1985-06-19 JP JP60131655A patent/JPS61291459A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH034507B2 (ja) | 1991-01-23 |
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