JPS62160661A - 燃料電池セパレ−タ−用炭素薄板の製造方法 - Google Patents
燃料電池セパレ−タ−用炭素薄板の製造方法Info
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- JPS62160661A JPS62160661A JP61001293A JP129386A JPS62160661A JP S62160661 A JPS62160661 A JP S62160661A JP 61001293 A JP61001293 A JP 61001293A JP 129386 A JP129386 A JP 129386A JP S62160661 A JPS62160661 A JP S62160661A
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- phenol resin
- resin
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0213—Gas-impermeable carbon-containing materials
-
- 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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- 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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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、リン酸型燃料電池セパレーター用炭素薄板の
製造方法に関するものである。
製造方法に関するものである。
（従来の技術）
リン酸型燃料電池の構造は、第１図に示すように電解液
３の両側に負電極２と正電極２′を設けて単位セルとし
、各単位セルをセパレーター１゜１′を介して積層した
ものである。このセパレーターの材料は高いガス不透過
性、電気伝導性、熱伝導性、機械的強度、および作動温
度における耐リン酸性等が要求される。
３の両側に負電極２と正電極２′を設けて単位セルとし
、各単位セルをセパレーター１゜１′を介して積層した
ものである。このセパレーターの材料は高いガス不透過
性、電気伝導性、熱伝導性、機械的強度、および作動温
度における耐リン酸性等が要求される。
従来、この種の材料の製造方法としては、フェノール樹
脂等の熱硬化性樹脂と黒鉛粉末を混練し、熱ロールまた
は熱゛プレスで成形した後、必要に応じて炭化処理する
方法が特開昭５９−２６９０７号公報および特開昭５９
−１２７３７７号公報に記載されている。
脂等の熱硬化性樹脂と黒鉛粉末を混練し、熱ロールまた
は熱゛プレスで成形した後、必要に応じて炭化処理する
方法が特開昭５９−２６９０７号公報および特開昭５９
−１２７３７７号公報に記載されている。
また、特開昭５７−２０７８８３号公報には、フェノー
ル樹脂等の熱硬化性樹脂と黒鉛粉末および炭素繊維から
なる成形物を焼成炭化する方法が記載されている。
ル樹脂等の熱硬化性樹脂と黒鉛粉末および炭素繊維から
なる成形物を焼成炭化する方法が記載されている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、前者の方法により製造された炭素材は、ガス不
透過性、電気伝導性等には優れているものの、機械的強
度が劣るために電池を製造する際に破損しやすく作業性
に問題がある。
透過性、電気伝導性等には優れているものの、機械的強
度が劣るために電池を製造する際に破損しやすく作業性
に問題がある。
また、後者の方法によれば、ガス不透過性、電気任導性
等に優れかつ機械的強度も優れた燃料電池セパレーター
用炭素材が得られる。しかし、燃料電池セパレーター用
炭素材は、一般に厚さが０．５〜１．５ｍｍと薄いため
、に、補強材として使用している炭素繊維とマトリック
ス樹脂の熱収縮率の違いにより、焼成の際亀裂が入りや
すいために工業的に安定した製造方法ではない。
等に優れかつ機械的強度も優れた燃料電池セパレーター
用炭素材が得られる。しかし、燃料電池セパレーター用
炭素材は、一般に厚さが０．５〜１．５ｍｍと薄いため
、に、補強材として使用している炭素繊維とマトリック
ス樹脂の熱収縮率の違いにより、焼成の際亀裂が入りや
すいために工業的に安定した製造方法ではない。
本発明の目的は、ガス不透過性、電気伝導性、機械的強
度に優れかつ焼成の際に亀裂が生じない燃料電池セパレ
ーター用炭素材の製造方法を提供することを目的とする
。
度に優れかつ焼成の際に亀裂が生じない燃料電池セパレ
ーター用炭素材の製造方法を提供することを目的とする
。
（問題点を解決するための手段）
本発明の方法は、熱硬化性樹脂と黒鉛粉末を混合する際
にノボラック型フェノール樹脂を紡糸して硬化処理した
フェノール繊維を熱硬化性樹脂と黒鉛粉末に配合するこ
とを特徴とするものであり、この配合をした後、加圧加
熱して板状に成形し、この成形体を１５０〜２００℃の
温度で硬化させた後、加熱炭化処理して燃料電池セパレ
ーター用炭素薄板を製造する方法である。
にノボラック型フェノール樹脂を紡糸して硬化処理した
フェノール繊維を熱硬化性樹脂と黒鉛粉末に配合するこ
とを特徴とするものであり、この配合をした後、加圧加
熱して板状に成形し、この成形体を１５０〜２００℃の
温度で硬化させた後、加熱炭化処理して燃料電池セパレ
ーター用炭素薄板を製造する方法である。
前記のノボラック型フェノール樹脂を紡糸して硬化処理
したフェノール繊維としては、フェノール、ホルムアル
デヒドより酸触媒で合成したフェノール樹脂を常法に従
い溶融紡糸した後、１００℃〜１５０℃の温度で硬化処
理したものであり、市販品としてはカイノール繊維（日
本カイノール社製）等がある。
したフェノール繊維としては、フェノール、ホルムアル
デヒドより酸触媒で合成したフェノール樹脂を常法に従
い溶融紡糸した後、１００℃〜１５０℃の温度で硬化処
理したものであり、市販品としてはカイノール繊維（日
本カイノール社製）等がある。
このフェノール繊維がフェルト状あるいはクロス状の場
合は、黒鉛粉末とフェノール樹脂粉末を混合した溶液中
に浸し、乾燥した後、所望の厚さになるように積層して
熱圧モールド法、熱ロール成形法により板状に成形する
。また、ファイバー状のフェノール繊維の場合は黒鉛粉
末、フェノール樹脂粉末とともに均一に混合した後、熱
圧モールド法、熱ロール成形法等で板状に成形する。つ
いで、この板状の成形体を１５０℃〜２００℃の温度で
完全に硬化させた後、１０００℃まで加熱して炭化する
ことにより燃料電池セパレーター用炭素薄板が得られる
。
合は、黒鉛粉末とフェノール樹脂粉末を混合した溶液中
に浸し、乾燥した後、所望の厚さになるように積層して
熱圧モールド法、熱ロール成形法により板状に成形する
。また、ファイバー状のフェノール繊維の場合は黒鉛粉
末、フェノール樹脂粉末とともに均一に混合した後、熱
圧モールド法、熱ロール成形法等で板状に成形する。つ
いで、この板状の成形体を１５０℃〜２００℃の温度で
完全に硬化させた後、１０００℃まで加熱して炭化する
ことにより燃料電池セパレーター用炭素薄板が得られる
。
（作 用）
本発明で用いるノボラック型フェノール樹脂を紡糸して
硬化処理したフェノール繊維は、炭化処理後も繊維の形
状を維持するために繊維強化の役割を果すので、機械的
強度を向上させることができる。さらに、このフェノー
ル繊維の熱収縮率はマトリックスのフェノール樹脂の熱
収縮率と差が少ないために、焼成の際の歪みによる割れ
等の発生がなく安定して燃料電池セパレーター用炭素薄
板を製造できる。
硬化処理したフェノール繊維は、炭化処理後も繊維の形
状を維持するために繊維強化の役割を果すので、機械的
強度を向上させることができる。さらに、このフェノー
ル繊維の熱収縮率はマトリックスのフェノール樹脂の熱
収縮率と差が少ないために、焼成の際の歪みによる割れ
等の発生がなく安定して燃料電池セパレーター用炭素薄
板を製造できる。
また、ノボラック型フェノール樹脂を紡糸して硬化した
フェノール繊維の使用量は１０〜６０重量％が好ましく
、１０重量％未満では繊維強化の効果が低く、６０重量
％を超えるとガス不透過性が低下するので上記の範囲が
好ましい。
フェノール繊維の使用量は１０〜６０重量％が好ましく
、１０重量％未満では繊維強化の効果が低く、６０重量
％を超えるとガス不透過性が低下するので上記の範囲が
好ましい。
さらに、本発明に使用する熱硬化性樹脂としては、フラ
ン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等も
使用可能であるが、安価で取扱い易いこと等からフェノ
ール樹脂が好ましい。その使用量は２０〜８０重量％が
好ましく、２０重量％未満で、は均一な成形体が得られ
ず、成形体内部にボイドが発生してガス不透過性が低下
し、また８０重量％を超えると電気伝導性が低下する。
ン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等も
使用可能であるが、安価で取扱い易いこと等からフェノ
ール樹脂が好ましい。その使用量は２０〜８０重量％が
好ましく、２０重量％未満で、は均一な成形体が得られ
ず、成形体内部にボイドが発生してガス不透過性が低下
し、また８０重量％を超えると電気伝導性が低下する。
つぎに、本発明に使用する黒鉛粉末としては、天然物、
人工物またはその混合物でも良く、その最大粒子径は５
０μｍ未満であることが好ましい。
人工物またはその混合物でも良く、その最大粒子径は５
０μｍ未満であることが好ましい。
５０μｍ以上の黒鉛粉末を使用した場合には、密度が上
らず、ガス不透過性および電気伝導性において満足した
特性のものが得られない。また、その使用量は１０〜７
０重量％が好ましく、１０重量％未満では電気伝導性が
悪＜、７０重量％を超えるとガス不透過性および機械的
強度が低下するからである。
らず、ガス不透過性および電気伝導性において満足した
特性のものが得られない。また、その使用量は１０〜７
０重量％が好ましく、１０重量％未満では電気伝導性が
悪＜、７０重量％を超えるとガス不透過性および機械的
強度が低下するからである。
実施例１
不揮発分５６％、粘度１００ｃｐｓのフェノール樹脂（
群栄化学■社製ニレシトツブＰＬ２２１１） と粉砕機
で粉砕処理した２００メツシニ以下の人造黒鉛粉末を含
むメタノール溶液にフェルト状のフェノール繊維を浸し
て室温で乾燥した。その配合組成を第１表に示す。
群栄化学■社製ニレシトツブＰＬ２２１１） と粉砕機
で粉砕処理した２００メツシニ以下の人造黒鉛粉末を含
むメタノール溶液にフェルト状のフェノール繊維を浸し
て室温で乾燥した。その配合組成を第１表に示す。
このフェルトを２枚重ねて、平板状の金型に挟み、プレ
ス温度１６０℃、プレス圧７９ｋｇ／ｃｍ２でプレス成
形して、厚さ０．８ｍｍ、幅３００市、長さ３００＋＋
＋ｍの薄板にした。次いで、この成形体を１８０℃の温
度で１０時間放置してフェノール樹脂を硬化させた後、
黒鉛板に挟み１０℃／時の昇温速度で１０００℃まで加
熱し、炭化処理した炭素薄板の特性を第２表に示す。な
お、炭素薄板に割れ等は発生しなかった。
ス温度１６０℃、プレス圧７９ｋｇ／ｃｍ２でプレス成
形して、厚さ０．８ｍｍ、幅３００市、長さ３００＋＋
＋ｍの薄板にした。次いで、この成形体を１８０℃の温
度で１０時間放置してフェノール樹脂を硬化させた後、
黒鉛板に挟み１０℃／時の昇温速度で１０００℃まで加
熱し、炭化処理した炭素薄板の特性を第２表に示す。な
お、炭素薄板に割れ等は発生しなかった。
実施例２
フェノール樹脂（群栄化学側社製ニレシトツブＰＧ （
Ａ）−２４００）の微粉末と粉砕機で粉砕処理した２０
０メツシユ以下の天然黒鉛粉末とフェノール繊維（日本
カイノール社製）を第１表に示す配合割合で均一に混合
した後、平板状の金型に供給し、以後実施例１と同様に
処理して得た炭素薄板の特性を第２表に示す。なお、炭
素薄板に割れ等は発生しなかった。
Ａ）−２４００）の微粉末と粉砕機で粉砕処理した２０
０メツシユ以下の天然黒鉛粉末とフェノール繊維（日本
カイノール社製）を第１表に示す配合割合で均一に混合
した後、平板状の金型に供給し、以後実施例１と同様に
処理して得た炭素薄板の特性を第２表に示す。なお、炭
素薄板に割れ等は発生しなかった。
実施例３
実施例１と同様にフェノール樹脂と黒鉛粉末を含むメタ
ノール溶液にフェルト状のフェノール繊維を浸して室温
で乾燥した。その配合組成を第１表に示す。
ノール溶液にフェルト状のフェノール繊維を浸して室温
で乾燥した。その配合組成を第１表に示す。
このフェルトを２枚重ねて、ロール温度１６８℃、周速
０．２ｍ／ｍｉｎでロール成形して厚さ０．８ｍｍ、幅
３００ ｍｍ、長さ３００ ｍｍの薄板にした。以後実
施例と同様に処理した。炭素薄板の特性を第２表に示す
。
０．２ｍ／ｍｉｎでロール成形して厚さ０．８ｍｍ、幅
３００ ｍｍ、長さ３００ ｍｍの薄板にした。以後実
施例と同様に処理した。炭素薄板の特性を第２表に示す
。
なお炭素板に割れ等は発生しなかった。
比較例１
フェノール繊維を配合せずに第１表に示す組成のものを
実施例１と同様に処理して得られた炭素薄板の特性を第
２表に示す。
実施例１と同様に処理して得られた炭素薄板の特性を第
２表に示す。
比較例２
組成は第１表に示すようにフェノール樹脂を過剰に、黒
鉛粉末が不足して配合されたものを実施例１と同様に処
理して得られた炭素薄板の特性を第２表に示す。
鉛粉末が不足して配合されたものを実施例１と同様に処
理して得られた炭素薄板の特性を第２表に示す。
比較例３
組成は第１表に示すように黒鉛粉末が不足して配合され
たものを実施例２と同様に処理して得た炭素薄板の特性
を第２表に示す。
たものを実施例２と同様に処理して得た炭素薄板の特性
を第２表に示す。
比較例４
組成は第１表に示すように黒鉛粉末が過剰でフェノール
樹脂とフェノール繊維が不足して配合されたものを実施
例２と同様に処理して得られた炭素薄板の特性を第２表
に示す。
樹脂とフェノール繊維が不足して配合されたものを実施
例２と同様に処理して得られた炭素薄板の特性を第２表
に示す。
比較例５
フェノール繊維の代りにＰＡＮ系高強度炭素繊維ペーパ
ーを使い、この炭素繊維が４０重量％、フェノール樹脂
が３０重量％、黒鉛粉末が３０重量％のペーパーを積層
して以下実施例１と同様に処理して、３０ｃｍＸ３０ｃ
ｍの炭素薄板を５０枚製造した結果、割れ、ひびの入っ
た不良品は８件あった。
ーを使い、この炭素繊維が４０重量％、フェノール樹脂
が３０重量％、黒鉛粉末が３０重量％のペーパーを積層
して以下実施例１と同様に処理して、３０ｃｍＸ３０ｃ
ｍの炭素薄板を５０枚製造した結果、割れ、ひびの入っ
た不良品は８件あった。
また、実施例１の方法で３００ｍ Ｘ ３０ ｃｍの炭
素薄板を５０枚製造したが、割れ、ひびの入った不良品
はなかった。
素薄板を５０枚製造したが、割れ、ひびの入った不良品
はなかった。
（発明の効果）
以上説明したように本発明の方法によれば、ガス不透過
性、電気伝導性、機械的強度に優れた燃料電池セパレー
ター用炭素薄板を割れ等が発生せずに安定して製造でき
る。
性、電気伝導性、機械的強度に優れた燃料電池セパレー
ター用炭素薄板を割れ等が発生せずに安定して製造でき
る。
第１図は、リン酸型燃料電池の単位セルの構造を示す図
である。
である。
Claims (1)
- １、熱硬化性樹脂と黒鉛粉末を混合し、次いで加圧加熱
して板状に成形し、この成形体を１５０〜２００℃の温
度で硬化させた後、加熱炭化処理して燃料電池セパレー
ター用炭素薄板を製造するにあたり、ノボラック型フェ
ノール樹脂を紡糸して硬化処理したフェノール繊維を熱
硬化性樹脂と黒鉛粉末に配合することを特徴とする燃料
電池セパレーター用炭素薄板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61001293A JPS62160661A (ja) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | 燃料電池セパレ−タ−用炭素薄板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61001293A JPS62160661A (ja) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | 燃料電池セパレ−タ−用炭素薄板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62160661A true JPS62160661A (ja) | 1987-07-16 |
Family
ID=11497412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61001293A Pending JPS62160661A (ja) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | 燃料電池セパレ−タ−用炭素薄板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62160661A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002022699A1 (fr) * | 2000-09-11 | 2002-03-21 | Showa Denko K. K. | Composition de resine polymerisable conductible et objet polymerise obtenu a partir de cette composition |
| KR100464612B1 (ko) * | 2001-08-08 | 2005-01-03 | 니폰 필라고교 가부시키가이샤 | 연료 전지용 세퍼레이터 |
| US7172830B2 (en) | 1998-01-19 | 2007-02-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Separator for fuel cell and manufacturing method for the same |
-
1986
- 1986-01-09 JP JP61001293A patent/JPS62160661A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7172830B2 (en) | 1998-01-19 | 2007-02-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Separator for fuel cell and manufacturing method for the same |
| WO2002022699A1 (fr) * | 2000-09-11 | 2002-03-21 | Showa Denko K. K. | Composition de resine polymerisable conductible et objet polymerise obtenu a partir de cette composition |
| KR100464612B1 (ko) * | 2001-08-08 | 2005-01-03 | 니폰 필라고교 가부시키가이샤 | 연료 전지용 세퍼레이터 |
| US7442329B2 (en) | 2001-08-08 | 2008-10-28 | Nippon Pillar Packing Co., Ltd. | Method of manufacturing separator for fuel cells |
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