JPS62154470A - 燃料電池用炭素質部材の製造方法 - Google Patents
燃料電池用炭素質部材の製造方法Info
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- JPS62154470A JPS62154470A JP60290848A JP29084885A JPS62154470A JP S62154470 A JPS62154470 A JP S62154470A JP 60290848 A JP60290848 A JP 60290848A JP 29084885 A JP29084885 A JP 29084885A JP S62154470 A JPS62154470 A JP S62154470A
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- molding
- carbon
- plate
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- fuel cell
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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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (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】
「産業上の利用分野」
本発明は、多孔質炭素電極板と気体不透過性炭素セパレ
ーター板とを一体的に形成するリン酸型燃料電池用炭素
質部材の製造方法に関する。
ーター板とを一体的に形成するリン酸型燃料電池用炭素
質部材の製造方法に関する。
「従来の技術」
燃料電池は、リン酸を保持したマトリックス層の両側に
触媒を担持した多孔質電極板を配置して単位セルを構成
し、各単位セルをセパレーター板を介して直列接続する
ことにより所定のスタック構造に形成している。多孔質
電極板およびセパレーター板の形状は、燃料と酸化剤の
気体流通溝を付けるか否かによってリブ付または平板に
分かれるが、これらの部材には耐熱性、耐薬品性、導電
性、熱伝導性、易加工性などの特性が必要とされており
、この要求特性を満たすものとして炭素材が有用されて
いる。
触媒を担持した多孔質電極板を配置して単位セルを構成
し、各単位セルをセパレーター板を介して直列接続する
ことにより所定のスタック構造に形成している。多孔質
電極板およびセパレーター板の形状は、燃料と酸化剤の
気体流通溝を付けるか否かによってリブ付または平板に
分かれるが、これらの部材には耐熱性、耐薬品性、導電
性、熱伝導性、易加工性などの特性が必要とされており
、この要求特性を満たすものとして炭素材が有用されて
いる。
一般にスタック構造においては、電極板とセパレーター
板間の接触抵抗を可及的に小さくするためにスタック全
体を強固に圧締すること、さらに全体をコンパクト化す
るために電極板およびセパレーター板の厚さを薄くする
ことが必要とされている。しかしながら、炭素材は機械
的強度が十分でないために、ハンドリングや電池組立圧
締時などに応々にして破損を生ずる場合がある。
板間の接触抵抗を可及的に小さくするためにスタック全
体を強固に圧締すること、さらに全体をコンパクト化す
るために電極板およびセパレーター板の厚さを薄くする
ことが必要とされている。しかしながら、炭素材は機械
的強度が十分でないために、ハンドリングや電池組立圧
締時などに応々にして破損を生ずる場合がある。
このような理由から、多孔質炭素電極板と気体不透過性
炭素セパレーター板とを一体的に形成することにより機
械的強度を高め、また電池組立を容易にする試みがなさ
れている。例えば、特開昭６０−２０４７１．実開昭６
０−１５７５９などで機業されているような、カーホン
系の多孔買電ｌ 極板およびセパレーター板あ
るいは、これら部材の前駆体を接着剤を介して結合した
のち、焼成する接合焼成法がある。接合焼成法では、炭
素残留率の高い樹脂、ピンチなどの有機液状接着剤を用
いて電極板とセパレーター板とを接合している。
炭素セパレーター板とを一体的に形成することにより機
械的強度を高め、また電池組立を容易にする試みがなさ
れている。例えば、特開昭６０−２０４７１．実開昭６
０−１５７５９などで機業されているような、カーホン
系の多孔買電ｌ 極板およびセパレーター板あ
るいは、これら部材の前駆体を接着剤を介して結合した
のち、焼成する接合焼成法がある。接合焼成法では、炭
素残留率の高い樹脂、ピンチなどの有機液状接着剤を用
いて電極板とセパレーター板とを接合している。
「発明が解決しようとする問題点」
しかしながら、接合時に接着剤の一部が多孔質電極板の
組織構造内に浸透したり、気体流通溝に流入したりして
局部的に多孔性を損ねたり、溝を閉塞するなどの問題を
生じる場合がある。さらに、気体流通溝により全面接着
ができないために、強固に接合し難い欠点がある。
組織構造内に浸透したり、気体流通溝に流入したりして
局部的に多孔性を損ねたり、溝を閉塞するなどの問題を
生じる場合がある。さらに、気体流通溝により全面接着
ができないために、強固に接合し難い欠点がある。
「問題点を解決するための手段」
本発明は従来の接合焼成法における上記の問題点を解消
した燃料電池用炭素質部材の製造方法を提供するもので
ある。
した燃料電池用炭素質部材の製造方法を提供するもので
ある。
すなわち、本発明は気体不透過性炭素薄板の両側に、厚
さのほぼ中央部に貫通孔群を有する多孔質炭素成形体を
、炭化性物質を介して一体的に接合することを構成的特
徴とする燃料電池用炭素質部材の製造方法である。
さのほぼ中央部に貫通孔群を有する多孔質炭素成形体を
、炭化性物質を介して一体的に接合することを構成的特
徴とする燃料電池用炭素質部材の製造方法である。
多孔質炭素成形体は、炭素繊維チョップと熱硬、化性樹
脂との複合体を焼成炭化処理するような方法で得られる
。例えば、水溶性フェノール樹脂と炭素繊維チョップと
を水に分散させてスラリー状にし、このスラリーを所定
形状の金型中に注入したのち、加圧成形、加熱硬化処理
することにより製造される。この場合、金型中の所定位
置に棒状体を持着し、加熱硬化処理後、該棒状体を抜脱
することにより貫通孔群を形成することができる。
脂との複合体を焼成炭化処理するような方法で得られる
。例えば、水溶性フェノール樹脂と炭素繊維チョップと
を水に分散させてスラリー状にし、このスラリーを所定
形状の金型中に注入したのち、加圧成形、加熱硬化処理
することにより製造される。この場合、金型中の所定位
置に棒状体を持着し、加熱硬化処理後、該棒状体を抜脱
することにより貫通孔群を形成することができる。
棒状体の材質としては、成形硬化体から容易に抜脱でき
る金属やテフロン樹脂などが使用される。
る金属やテフロン樹脂などが使用される。
また、前記スラリーを抄紙法を利用して成形することも
できる。
できる。
気体不透過性炭素薄板は、予め粒度を調整した黒鉛粉末
あるいはコークス粉末などとフェノ−、ル系やフラン系
などの熱硬化性樹脂液とを混練し、混練物をモールド成
形したのち所定厚さの薄板状にロール圧延成形して得ら
れる。この薄板状成形体は、加熱硬化復炭化性物質を介
して、前記多孔質炭素成形体と一体的に接合される。こ
の場合、炭化性物質として、未硬化状態の薄板状成形体
そのものを利用することができる。例えば、薄板状成形
体を多孔質炭素成形体で挟持し、加熱硬化処理して一体
化するものである。次いで、不活性雰囲気中で加熱して
焼成炭化することにより多孔質炭素電極板と気体不透過
性炭素セパレーター板とが一体的に接合した燃料電池用
炭素質部材を製造することができる。
あるいはコークス粉末などとフェノ−、ル系やフラン系
などの熱硬化性樹脂液とを混練し、混練物をモールド成
形したのち所定厚さの薄板状にロール圧延成形して得ら
れる。この薄板状成形体は、加熱硬化復炭化性物質を介
して、前記多孔質炭素成形体と一体的に接合される。こ
の場合、炭化性物質として、未硬化状態の薄板状成形体
そのものを利用することができる。例えば、薄板状成形
体を多孔質炭素成形体で挟持し、加熱硬化処理して一体
化するものである。次いで、不活性雰囲気中で加熱して
焼成炭化することにより多孔質炭素電極板と気体不透過
性炭素セパレーター板とが一体的に接合した燃料電池用
炭素質部材を製造することができる。
また、焼成炭化処理した多孔質炭素成形体および気体不
透過性炭素薄板とを炭化性の接着剤を介して一体的に接
合することらできる。炭化性接着剤としては、フェノー
ル樹脂やフラン樹脂のような高炭化率で焼成後の接着強
度に優れた熱硬化性樹脂の初期綜合物または当該樹脂に
コークス、黒鉛、ガラス状カーボン等の微粉を配合した
ものが用いられる。
透過性炭素薄板とを炭化性の接着剤を介して一体的に接
合することらできる。炭化性接着剤としては、フェノー
ル樹脂やフラン樹脂のような高炭化率で焼成後の接着強
度に優れた熱硬化性樹脂の初期綜合物または当該樹脂に
コークス、黒鉛、ガラス状カーボン等の微粉を配合した
ものが用いられる。
「作 用」
本発明においては、気体不透過性炭素セパレーター板の
両側に多孔質炭素電極板を炭化性物質を介して一体的に
接合するものであり、多孔質炭素電極板中に設けた貫通
孔群が気体流通用の溝として機能する。この一体化接合
は、未硬化段階の炭素セパレーター板の硬化反応を利用
することにより、または炭化性接着剤を用いることによ
り一体化することができ、多孔性を損ねたり貫通孔を閉
塞するなどの問題を生じることなく、全面的に強固に接
合される。
両側に多孔質炭素電極板を炭化性物質を介して一体的に
接合するものであり、多孔質炭素電極板中に設けた貫通
孔群が気体流通用の溝として機能する。この一体化接合
は、未硬化段階の炭素セパレーター板の硬化反応を利用
することにより、または炭化性接着剤を用いることによ
り一体化することができ、多孔性を損ねたり貫通孔を閉
塞するなどの問題を生じることなく、全面的に強固に接
合される。
「実施例」
水溶性フェノール樹脂（日本ライヒホールド（株）製プ
ライオーフェンＪ−３０３）１０部と炭素繊維チョップ
（平均径５デニー′ル、平均長さ３ ｍｍ）７０部を水
２０部中に加えて攪拌し、均一に分散させてスラリー状
にした。このスラリーをステンレスの棒状体を持着した
金型中に注入し、乾燥、加圧成形し、次いで１４０°Ｃ
にて加熱硬化処理したのち冷却してステンレス棒状体を
抜き出した。
ライオーフェンＪ−３０３）１０部と炭素繊維チョップ
（平均径５デニー′ル、平均長さ３ ｍｍ）７０部を水
２０部中に加えて攪拌し、均一に分散させてスラリー状
にした。このスラリーをステンレスの棒状体を持着した
金型中に注入し、乾燥、加圧成形し、次いで１４０°Ｃ
にて加熱硬化処理したのち冷却してステンレス棒状体を
抜き出した。
このようにして３００ｘｘ角、厚さ２ 、５ ＪｌＮ、
また厚さのほぼ中央部に直径１ 、５ ｘｘの貫通孔８
６本を有する多孔質炭素電極板を製造した。
また厚さのほぼ中央部に直径１ 、５ ｘｘの貫通孔８
６本を有する多孔質炭素電極板を製造した。
また、平均粒径５μ腫の人造黒鉛粉末１００重量部に液
状フェノール樹脂１００重量部を加えて充分に混練し、
この混練物をモールド成形し、次いでロール圧延により
厚さ０ 、５ ａｘの平板に成形した。
状フェノール樹脂１００重量部を加えて充分に混練し、
この混練物をモールド成形し、次いでロール圧延により
厚さ０ 、５ ａｘの平板に成形した。
この平板の両側に、前記多孔質炭素電極板を貫通孔群が
互いに直交する方向にして圧着し、１８０℃で５時間加
熱して硬化処理した。
互いに直交する方向にして圧着し、１８０℃で５時間加
熱して硬化処理した。
このようにして得た一体化接合体を１０℃／ｈの昇温速
度で１０００℃に昇温後、２０℃／ｈの昇温速度で２０
００℃に昇温しで３時間保持し、焼成炭化処理した。
度で１０００℃に昇温後、２０℃／ｈの昇温速度で２０
００℃に昇温しで３時間保持し、焼成炭化処理した。
この一体化接合体の緒特性を測定して下表に示した。
また、比較のために一体化せずに同じ方法で製造したセ
パレーター仮（厚さｌ 、 Ｏｘｘ）および電極板の緒
特性も同表中に併記した。
パレーター仮（厚さｌ 、 Ｏｘｘ）および電極板の緒
特性も同表中に併記した。
（注）※１．３００ｍｍ角の両端を支点として中央部に
荷重をかけ、破壊時の荷重の値。
荷重をかけ、破壊時の荷重の値。
※２ 、 ５ ｋｇ／ｃｙｔ”の圧力で圧接した場合の
値。
値。
これらの結果から、本発明方法により多孔質炭素電極板
と気体不透過性炭素セパレーター板とを一体化した炭素
質部材は、全体の厚さを相対的に薄くしても、破壊強度
や気体透過量が劣化することなく、また電気抵抗も減少
させ得ることが判明する。
と気体不透過性炭素セパレーター板とを一体化した炭素
質部材は、全体の厚さを相対的に薄くしても、破壊強度
や気体透過量が劣化することなく、また電気抵抗も減少
させ得ることが判明する。
「発明の効果」
上記説明で明らかなように、本発明により機械的強度が
大きく、気体不透過性、圧締時の電気抵抗などが小さい
、優れた複合電極を容易に製造することができ、リン酸
型燃料電池のコンパクト化、高能率化に大いに寄与する
ことができる。
大きく、気体不透過性、圧締時の電気抵抗などが小さい
、優れた複合電極を容易に製造することができ、リン酸
型燃料電池のコンパクト化、高能率化に大いに寄与する
ことができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、気体不透過性炭素薄板の両側に、厚さのほぼ中央部
に貫通孔群を有する多孔質炭素成形体を、炭化性物質を
介して一体的に接合することを特徴とする燃料電池用炭
素質部材の製造方法。 ２、気体不透過性炭素薄板を加熱硬化処理することによ
り一体的に接合する特許請求の範囲第１項記載の燃料電
池用炭素質部材の製造方法。 ３、炭化性の接着剤を介して一体的に接合する特許請求
の範囲第１項記載の燃料電池用炭素質部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60290848A JPS62154470A (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 燃料電池用炭素質部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60290848A JPS62154470A (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 燃料電池用炭素質部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62154470A true JPS62154470A (ja) | 1987-07-09 |
Family
ID=17761262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60290848A Pending JPS62154470A (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 燃料電池用炭素質部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62154470A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01197968A (ja) * | 1988-01-30 | 1989-08-09 | Hitachi Ltd | リン酸型燃料電池の製造方法 |
| 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 |
| WO2014087887A1 (ja) * | 2012-12-05 | 2014-06-12 | 東レ株式会社 | 炭素繊維不織布およびそれを用いた固体高分子形燃料電池のガス拡散電極、固体高分子形燃料電池、炭素繊維不織布の製造方法ならびに複合シート |
| US9716278B2 (en) | 2012-03-30 | 2017-07-25 | Mitsubishi Chemical Corporation | Porous electrode base material, method for manufacturing same, and precursor sheet |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60230366A (ja) * | 1984-04-28 | 1985-11-15 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 燃料電池の積層単位体構造および製造方法 |
| JPS60236461A (ja) * | 1984-04-04 | 1985-11-25 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 燃料電池用電極基板及びその製造方法 |
| JPS60236460A (ja) * | 1984-04-09 | 1985-11-25 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 燃料電池用電極基板及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-12-25 JP JP60290848A patent/JPS62154470A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60236461A (ja) * | 1984-04-04 | 1985-11-25 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 燃料電池用電極基板及びその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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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 |
| US9705137B2 (en) | 2011-01-27 | 2017-07-11 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Porous electrode substrate, method for manufacturing same, precursor sheet, membrane electrode assembly, and polymer electrolyte fuel cell |
| 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 |
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| JPWO2014087887A1 (ja) * | 2012-12-05 | 2017-01-05 | 東レ株式会社 | 炭素繊維不織布およびそれを用いた固体高分子形燃料電池のガス拡散電極、固体高分子形燃料電池、炭素繊維不織布の製造方法ならびに複合シート |
| US9837667B2 (en) | 2012-12-05 | 2017-12-05 | Toray Industries, Inc. | Carbon-fiber nonwoven cloth and gas diffusion electrode for polymer electrolyte fuel cell using same, polymer electrolyte fuel cell, method for manufacturing carbon-fiber nonwoven cloth, and composite sheet |
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