JPS62128451A - ビトラスカ−ボン複合電極 - Google Patents
ビトラスカ−ボン複合電極Info
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- JPS62128451A JPS62128451A JP60267417A JP26741785A JPS62128451A JP S62128451 A JPS62128451 A JP S62128451A JP 60267417 A JP60267417 A JP 60267417A JP 26741785 A JP26741785 A JP 26741785A JP S62128451 A JPS62128451 A JP S62128451A
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- JP
- Japan
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- electrode
- carbon
- vitrus
- carbon fiber
- porous
- 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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Classifications
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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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (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】
Ａ 産業上の詳細な説明
本発明は、亜鉛−臭素電池において特に正極電池として
適用される電極に関するものである。
適用される電極に関するものである。
Ｂ 発明の概要
本発明は、亜鉛−臭素電池の電極基板としてビトラスカ
ーボンを用い、これに電極としての表面活性を付与させ
るために、その表餌に多孔性炭素・繊維すなわち活性炭
繊維からなるシート層を接合した炭素電極において、前
記シート層を形成している多孔性炭素ｗ４維の空孔径、
空孔量および細孔表面積を適当な範囲に限定することに
より、充放電電位特性の浸れた臭素不浸透性の電極に関
するものである。
ーボンを用い、これに電極としての表面活性を付与させ
るために、その表餌に多孔性炭素・繊維すなわち活性炭
繊維からなるシート層を接合した炭素電極において、前
記シート層を形成している多孔性炭素ｗ４維の空孔径、
空孔量および細孔表面積を適当な範囲に限定することに
より、充放電電位特性の浸れた臭素不浸透性の電極に関
するものである。
Ｃ従来の技術
亜鉛−臭素電池の電極材料の一つに、ピトラスカーボン
がある。
がある。
このピトラスカーボンは、電気炉等における電極材料と
して開発されたものであって、カーボンメーカー、鉄鋼
メーカー、非金属材料メーカー等から市販されている。
して開発されたものであって、カーボンメーカー、鉄鋼
メーカー、非金属材料メーカー等から市販されている。
このビトラスカーボンは、耐臭素性が優れかつ電気伝導
性が良いので、板状体等に形成したものを亜鉛−臭素電
極の電極として用いろことが試みられている。
性が良いので、板状体等に形成したものを亜鉛−臭素電
極の電極として用いろことが試みられている。
Ｄ 発明が解決しようとする問題点
このビトラスカーボンを亜鉛−臭素電池の電極として用
いる場合、特に正極すなわち臭素極として用いるときは
、ビトラスカーボンだけでは電極表面の活性化過電圧が
大きく電気化学反応性に問題があることから、何らかの
表面処理等の対策を施こす乙とにより初めてその有効性
が生かされるのである。
いる場合、特に正極すなわち臭素極として用いるときは
、ビトラスカーボンだけでは電極表面の活性化過電圧が
大きく電気化学反応性に問題があることから、何らかの
表面処理等の対策を施こす乙とにより初めてその有効性
が生かされるのである。
そこで、乙のビトラスカーボン電極の表面処理対策とし
て、ビトラスカーボン自体の多孔化を図かる方法、電気
めっき等の手段により電極表面の凹凸を増やして反応面
積を広げる方法、他物質からなる表面処理材料、例えば
炭素１！！維を貼付ける方法などが考えられるが、これ
らのいずれの方法によったとしても実用化できるだけの
有効な方法は、未だに開発されていないのが現状である
。
て、ビトラスカーボン自体の多孔化を図かる方法、電気
めっき等の手段により電極表面の凹凸を増やして反応面
積を広げる方法、他物質からなる表面処理材料、例えば
炭素１！！維を貼付ける方法などが考えられるが、これ
らのいずれの方法によったとしても実用化できるだけの
有効な方法は、未だに開発されていないのが現状である
。
Ｅ 問題点を解決するための手段
本発明は、上記のような従来のビトラスカーボン電極の
問題点を解決するためになされたものであって、ビトラ
スカーボンを電極基板として用い、その臭素極表面の活
性化を図るためにシート状炭素１繊維を接合させるもの
であって、このために使用する炭素繊維はシート状に形
成したものであり、炭素繊維で織った織物、たとえば、
クロス状、ニット状のものあるいは炭素繊維で抄紙した
カーボンペーパーをいう。
問題点を解決するためになされたものであって、ビトラ
スカーボンを電極基板として用い、その臭素極表面の活
性化を図るためにシート状炭素１繊維を接合させるもの
であって、このために使用する炭素繊維はシート状に形
成したものであり、炭素繊維で織った織物、たとえば、
クロス状、ニット状のものあるいは炭素繊維で抄紙した
カーボンペーパーをいう。
シート状炭素ｍ雄を形成する多孔性炭素繊維１ま、活性
炭炭素繊維を用い、この多孔性炭素繊維の空孔径１０ｎ
ｍ以下ものの細孔表面積を合計で２６Ｘ１０’ｅｊ／ｇ
以上とすることおよび前記空孔径１０ｎｍ以下の空孔量
が３０ ａｍ’／ｇ ＪＪ上としたことによって電極表
面の活性化を図るものである。
炭炭素繊維を用い、この多孔性炭素繊維の空孔径１０ｎ
ｍ以下ものの細孔表面積を合計で２６Ｘ１０’ｅｊ／ｇ
以上とすることおよび前記空孔径１０ｎｍ以下の空孔量
が３０ ａｍ’／ｇ ＪＪ上としたことによって電極表
面の活性化を図るものである。
Ｆ作用
以上の構成になる本発明の多孔性炭素繊維接合ビトラス
カーボン電極にあっては耐臭素性があり、かつ電極表面
を覆っているシート状の多孔性炭素繊維の電気化学的な
活性作用が加わるために、従来のビトラスカーボンｆ４
極を上廻る優れた特性を有し、あわせて本来有する臭素
不浸透性のためバイポーラ電極としても利用することが
可能である。
カーボン電極にあっては耐臭素性があり、かつ電極表面
を覆っているシート状の多孔性炭素繊維の電気化学的な
活性作用が加わるために、従来のビトラスカーボンｆ４
極を上廻る優れた特性を有し、あわせて本来有する臭素
不浸透性のためバイポーラ電極としても利用することが
可能である。
Ｇ 発明の実施例
実施例 １
ビトラスカーボンとして株式会社神戸製鋼所製のＧＣＲ
１０１、ＧＣＲＮ亀５を用い、シート状の多孔性炭素繊
維には東洋紡（株）製のＫＦ−Ｍ−２０５、ＫＦ−Ｍ−
３０３およびＫＦ−Ｍ−３を選び、それらを接合させて
５種の多孔性炭素繊維接合ビトラスカーボン電極を作成
した。
１０１、ＧＣＲＮ亀５を用い、シート状の多孔性炭素繊
維には東洋紡（株）製のＫＦ−Ｍ−２０５、ＫＦ−Ｍ−
３０３およびＫＦ−Ｍ−３を選び、それらを接合させて
５種の多孔性炭素繊維接合ビトラスカーボン電極を作成
した。
作成方法は、前記ビトラスカーボン上に導電性カーボン
ペーストのような接着剤を介して前記シート状多孔性炭
素繊維（活性炭炭素繊維）を接着させ、これを電気炉に
おいて８００〜１０００℃で不活性の希ガス雰囲気で焼
成しな。
ペーストのような接着剤を介して前記シート状多孔性炭
素繊維（活性炭炭素繊維）を接着させ、これを電気炉に
おいて８００〜１０００℃で不活性の希ガス雰囲気で焼
成しな。
この実施例の５種の電極中、
電極（Ａ）ｌｊＧｃｒｔ １０１ トＫＦ−Ｍ−２０５
、電極（Ｂ）はＧＣＲＩＯＩとＫＦ−Ｍ−３０３、電極
（Ｃ）はＧＣＲＮａ５とＫＦ−Ｍ−２０５、電極（Ｄ）
はＧＣＲ１ｋ５とＫＦ−Ｍ−３０３、Ｍ極（Ｇ）はＧＣ
ＲＣ３Ｆ３Ｆ−Ｍ−３をそれぞれ上記の作成方法によっ
て接合したものである。
、電極（Ｂ）はＧＣＲＩＯＩとＫＦ−Ｍ−３０３、電極
（Ｃ）はＧＣＲＮａ５とＫＦ−Ｍ−２０５、電極（Ｄ）
はＧＣＲ１ｋ５とＫＦ−Ｍ−３０３、Ｍ極（Ｇ）はＧＣ
ＲＣ３Ｆ３Ｆ−Ｍ−３をそれぞれ上記の作成方法によっ
て接合したものである。
また、電極（Ｅ）および電極（Ｆ）は、比較例として挙
げたものであるが、そのうち電極（Ｅ）はＧＣＲｌｏｌ
と多孔性でない通常の炭素繊維（県別化学（株）製、Ｖ
−２０５Ｅ）、’ｌ極（ＦｌｌｆＧｃＲ＆５と多孔性で
ない通常の炭素繊維であるＫＦ−Ｍ−２０３（東洋紡（
株）製）をそれぞれ上記の作成方法によって接合したも
のである。
げたものであるが、そのうち電極（Ｅ）はＧＣＲｌｏｌ
と多孔性でない通常の炭素繊維（県別化学（株）製、Ｖ
−２０５Ｅ）、’ｌ極（ＦｌｌｆＧｃＲ＆５と多孔性で
ない通常の炭素繊維であるＫＦ−Ｍ−２０３（東洋紡（
株）製）をそれぞれ上記の作成方法によって接合したも
のである。
上記各ｆｌ極をそれぞれの対極にビトラスカーボンＧＣ
ＲＩＯＩを用いてハーフセルを構成し１電解液として３
ｍｏｌ ／ Ｉ ＺｎＢｒｔ＋（０，４〜１゜０）ｍ
ｏｊ／ｊＢｒｌを用い、常温（２５℃）でワーク電極の
充放電過電圧を測定した。
ＲＩＯＩを用いてハーフセルを構成し１電解液として３
ｍｏｌ ／ Ｉ ＺｎＢｒｔ＋（０，４〜１゜０）ｍ
ｏｊ／ｊＢｒｌを用い、常温（２５℃）でワーク電極の
充放電過電圧を測定した。
その結果を第１図に示したが、この第１図より明らかな
如く、充電側過電圧、放電過電圧ともに電極（Ｂ）が最
も低い過電圧を示し、この電池系の電極として有効であ
ることがわかる。
如く、充電側過電圧、放電過電圧ともに電極（Ｂ）が最
も低い過電圧を示し、この電池系の電極として有効であ
ることがわかる。
すなわち、後述するよう１こ炭素ｔａ維の細孔径が１０
ｎｍ以下で、かっ細孔表面積と空孔量が大きく表面活性
性の高い活性炭炭素繊維を接合させたビトラスカーボン
電極は、表面活性性の比較的小さい炭素繊維を接合させ
たビトラスカーボン電極よりも特性が向上している。
ｎｍ以下で、かっ細孔表面積と空孔量が大きく表面活性
性の高い活性炭炭素繊維を接合させたビトラスカーボン
電極は、表面活性性の比較的小さい炭素繊維を接合させ
たビトラスカーボン電極よりも特性が向上している。
実施例 ２
上記の実施例１と同一の電極（Ａ）、電極ＣＢ）と比較
例の電極（Ｅ）を用意してこれらを陽極として用い、陰
極に純度９９．９９９％の圧延Ｚｎを用い、セパレータ
に旭化成（株）製、ＲＡＳの０゜６ａｍ厚を用いて電池
単セルを構成し、単セル（Ａ）、（Ｂ）および（Ｅ）と
した。
例の電極（Ｅ）を用意してこれらを陽極として用い、陰
極に純度９９．９９９％の圧延Ｚｎを用い、セパレータ
に旭化成（株）製、ＲＡＳの０゜６ａｍ厚を用いて電池
単セルを構成し、単セル（Ａ）、（Ｂ）および（Ｅ）と
した。
上記の各単セルに、３ｒａｏｌ ／ ｌ ＺｎＢｒｔ
＋１ｓ＋ｏｌ／ｊｎＢｒ化剤＋２ｔａｏｌ ／ ｌ
ＮＨ４Ｃｌを電解液とし、液静止型で極間距離３０ ｍ
ｓ 、充放電電流密度２０ｍＡ／ｅｊ、０，５Ｖカツト
オフの条件で１時間充電し、同電流密度で放電し、その
時の充放電電圧を第２図に示した。
＋１ｓ＋ｏｌ／ｊｎＢｒ化剤＋２ｔａｏｌ ／ ｌ
ＮＨ４Ｃｌを電解液とし、液静止型で極間距離３０ ｍ
ｓ 、充放電電流密度２０ｍＡ／ｅｊ、０，５Ｖカツト
オフの条件で１時間充電し、同電流密度で放電し、その
時の充放電電圧を第２図に示した。
この第２図より明らかなごとく、本実施例の電極を用い
たｆｆｆ油（Ａ）、（Ｂ）は、比較例の電極を用いた電
池（Ｅ）に比べて充電電圧は低く、放電電圧が高いので
電池の電圧効率が大きく、かつ放電時間も長く、電池の
充放電におけるエネルギー効率が大きいことがわかる。
たｆｆｆ油（Ａ）、（Ｂ）は、比較例の電極を用いた電
池（Ｅ）に比べて充電電圧は低く、放電電圧が高いので
電池の電圧効率が大きく、かつ放電時間も長く、電池の
充放電におけるエネルギー効率が大きいことがわかる。
実施例 ３
上記実施例１と同一の電極（Ｂ）、（Ｇ）と比較例の電
極（Ｆ）のそれぞれに用いである炭素繊維の空孔径と細
孔表面積の関係を水銀圧入法によって測定した結果を第
３図に示し、さらに、この３皿類の空孔径と空孔量の関
係を第４図に示した。
極（Ｆ）のそれぞれに用いである炭素繊維の空孔径と細
孔表面積の関係を水銀圧入法によって測定した結果を第
３図に示し、さらに、この３皿類の空孔径と空孔量の関
係を第４図に示した。
この第３図から明らかなごとく、上記実施例１で特性の
優れていた電極（Ｂ）、（６月よ、空孔径が１Ｏｎ’ｍ
以下に集中している。
優れていた電極（Ｂ）、（６月よ、空孔径が１Ｏｎ’ｍ
以下に集中している。
また、第４図から明らかなごとく、電ｆｆ１（Ｂ）、（
Ｇ）は空孔径がｌＯｎｍ以下の空孔量が多く示されてい
るのに対して、Ｔｉ極（Ｆ）は１０ｎｍ以下には空孔量
を殆ど持たず、空孔量の大部分は空孔径１０００ｎ＋ｒ
＋以上で占められている。
Ｇ）は空孔径がｌＯｎｍ以下の空孔量が多く示されてい
るのに対して、Ｔｉ極（Ｆ）は１０ｎｍ以下には空孔量
を殆ど持たず、空孔量の大部分は空孔径１０００ｎ＋ｒ
＋以上で占められている。
これらのことから、空孔径１０ｎｍ以下の空孔が電極表
面の活性性を高めていることが理解される。
面の活性性を高めていることが理解される。
Ｈ発明の詳細
な説明したように、本発明によるピトラスカーボン複合
電極は、炭素繊維を接合したビトラスカーボン電極にお
けるシート状炭素繊維に、表面活性性の高い多孔質活性
炭炭素繊維であって空孔径が１０ｎｍ以下のものの細孔
表面積が合計２６Ｘ１０’ｃｄ／ｇ以上のものから成る
シートを用いたことから、従来用いられていた通常の炭
素繊維を接合させた電極よりもさらに充放電の過電圧が
減少し、電気化学的に活性力のある電極とすることがで
きた。
電極は、炭素繊維を接合したビトラスカーボン電極にお
けるシート状炭素繊維に、表面活性性の高い多孔質活性
炭炭素繊維であって空孔径が１０ｎｍ以下のものの細孔
表面積が合計２６Ｘ１０’ｃｄ／ｇ以上のものから成る
シートを用いたことから、従来用いられていた通常の炭
素繊維を接合させた電極よりもさらに充放電の過電圧が
減少し、電気化学的に活性力のある電極とすることがで
きた。
また、電池を構成して試験した結果、放電時間が延長さ
れ、高特性の電池とすることが可能となった。
れ、高特性の電池とすることが可能となった。
第１図は本発明実施例及び比較例の各電極の充放電過電
圧特性を示す線図、第２図は本発明実施例及び比較例の
各電極の充放電特性を示す線図、第３図は本発明実施例
及び比較例に使用した各炭素繊維の空孔径と細孔表面積
の関係を示す線図、第４図は同空孔径の空孔量の関係を
示す線図である。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 騨叡智頭と
圧特性を示す線図、第２図は本発明実施例及び比較例の
各電極の充放電特性を示す線図、第３図は本発明実施例
及び比較例に使用した各炭素繊維の空孔径と細孔表面積
の関係を示す線図、第４図は同空孔径の空孔量の関係を
示す線図である。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 騨叡智頭と
Claims (2)
- （１）電解液不浸透性のビトラスカーボン基板上に多孔
性炭素繊維から成るシート層を接合した炭素電極におい
て、前記多孔性炭素繊維の空孔径１０ｎｍ以下の細孔表
面積が２６×１０＾４ｃｍ＾２／ｇ以上であることを特
徴とするビトラスカーボン複合電極。 - （２）上記多孔性炭素繊維の空孔径１０ｎｍ以下の空孔
量が３０ｍｍ＾３／ｇ以上である特許請求の範囲第１項
記載のビトラスカーボン複合電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60267417A JPS62128451A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | ビトラスカ−ボン複合電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60267417A JPS62128451A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | ビトラスカ−ボン複合電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62128451A true JPS62128451A (ja) | 1987-06-10 |
Family
ID=17444558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60267417A Pending JPS62128451A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | ビトラスカ−ボン複合電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62128451A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61270268A (ja) * | 1985-05-22 | 1986-11-29 | 株式会社神戸製鋼所 | 複合炭素材及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-11-29 JP JP60267417A patent/JPS62128451A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61270268A (ja) * | 1985-05-22 | 1986-11-29 | 株式会社神戸製鋼所 | 複合炭素材及びその製造方法 |
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