JPS62260709A - 炭素成形体及びその製造方法 - Google Patents
炭素成形体及びその製造方法Info
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Classifications
-
- 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
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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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
- 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
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、りん酸型燃料電池セパレーター用炭素成形体
及びその製造方法に関するものである。
及びその製造方法に関するものである。
「従来の技術」
りんＮ１型燃料電池の構造は、第１図に示す如く電Ｍ液
３の両（則に食型Ｎ２と正電極２°を設けて単位セルと
し、各単位セルをセパし・−夕−１，１’を介してｆｊ
ｌｌｉｆしたものである。かかるセパレーターはその両
側面に形成される流通溝にそれぞれ供給される燃料ガス
と酸化ガスを分離するための境界としての機能と単位セ
ル間の接続導体としての機能を必要とするため、その材
料には高いガス不通過性、電気伝導性、熱伝導性、機械
的強度及び作動温度における耐りん酸性等の特性を有す
ることが要求される。
３の両（則に食型Ｎ２と正電極２°を設けて単位セルと
し、各単位セルをセパし・−夕−１，１’を介してｆｊ
ｌｌｉｆしたものである。かかるセパレーターはその両
側面に形成される流通溝にそれぞれ供給される燃料ガス
と酸化ガスを分離するための境界としての機能と単位セ
ル間の接続導体としての機能を必要とするため、その材
料には高いガス不通過性、電気伝導性、熱伝導性、機械
的強度及び作動温度における耐りん酸性等の特性を有す
ることが要求される。
従来、この種のセパレーター材料としては、フェノール
（Ｈ脂等の熱硬化性（１（脂と黒鉛粉末を混練し、熱ウ
ール又は熱プレスで成形した後、炭化して製品とする方
法がある。この方法により製造されたセパレーター材す
４は、電気伝導性には優れているもののガス不透過性が
十分でなく、又炭化工１￥が必要なためコスト高になり
、更に炭化中に亀裂や反りが発生して製造歩留りを悪化
するため工業的に不安定であるという欠べがあった。こ
れに対して、炭化工程を経ないで製品とする方法が例え
ば特開昭５９−２１３６１０号公報に開示されている。
（Ｈ脂等の熱硬化性（１（脂と黒鉛粉末を混練し、熱ウ
ール又は熱プレスで成形した後、炭化して製品とする方
法がある。この方法により製造されたセパレーター材す
４は、電気伝導性には優れているもののガス不透過性が
十分でなく、又炭化工１￥が必要なためコスト高になり
、更に炭化中に亀裂や反りが発生して製造歩留りを悪化
するため工業的に不安定であるという欠べがあった。こ
れに対して、炭化工程を経ないで製品とする方法が例え
ば特開昭５９−２１３６１０号公報に開示されている。
「発明が解決しようとする問題点」
前記特開昭５９−２１３６１０号公報に記載されている
炭素成形体は熱硬化性（Ｈ脂と黒鉛粉末を混練し、成形
した後、炭化することなく硬化させたものであるが前記
７Ｑ鉛粉末は粉砕等の手段を加えて得たアスペクト比が
３以下の微粉末を用いており、工業的現頃でかかる黒鉛
微粉末を作るのは可成り困難でありコストも高（不利で
ある。
炭素成形体は熱硬化性（Ｈ脂と黒鉛粉末を混練し、成形
した後、炭化することなく硬化させたものであるが前記
７Ｑ鉛粉末は粉砕等の手段を加えて得たアスペクト比が
３以下の微粉末を用いており、工業的現頃でかかる黒鉛
微粉末を作るのは可成り困難でありコストも高（不利で
ある。
本発明は、前記の問題点に着目してなされたもので、簡
単な処理をした骨材を用いて工業的に安定して優れた特
性の炭素成形体を堤供することを目的とする。
単な処理をした骨材を用いて工業的に安定して優れた特
性の炭素成形体を堤供することを目的とする。
「問題点を解決するための手段」
本発明は、熱硬化性樹脂１０〜３０重量％を結合剤とし
、黒鉛化物を骨材とする成形体において、前記！Ａ鉛化
物はメツカルボン小球体を黒鉛化したものであって、粒
度が５０μ購以下である炭素成形体及びその製造方法６
二関するものである。
、黒鉛化物を骨材とする成形体において、前記！Ａ鉛化
物はメツカルボン小球体を黒鉛化したものであって、粒
度が５０μ購以下である炭素成形体及びその製造方法６
二関するものである。
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明において用いるｆｆｌ鉛化物は、石油系又は石炭
系のピッチを熱処理して得られるメソカーボン小球体を
ろ過し、必要に応して洗浄したｌ＆ ２５００℃まで１
温加熱して黒鉛化したものである。
系のピッチを熱処理して得られるメソカーボン小球体を
ろ過し、必要に応して洗浄したｌ＆ ２５００℃まで１
温加熱して黒鉛化したものである。
黒鉛化物の粒度は５０μｍ以下であることが必要である
。黒鉛化物の粒度が５０μｍを超えると得られる成形体
の密度が上らず、ガス不ｊ過性、電気伝導性等の特性が
満足すべきものにならない。黒鉛化物の一部が凝集して
いる時は粉砕機で粉砕した後、分級して粒度を５０μ書
以下とするが通常は粉砕も分級もしなくてよい。
。黒鉛化物の粒度が５０μｍを超えると得られる成形体
の密度が上らず、ガス不ｊ過性、電気伝導性等の特性が
満足すべきものにならない。黒鉛化物の一部が凝集して
いる時は粉砕機で粉砕した後、分級して粒度を５０μ書
以下とするが通常は粉砕も分級もしなくてよい。
本発明の成形体はこれらの黒鉛化物が１０〜３０重量％
の熱硬化性樹脂によって結合されている。熱硬化性樹脂
としては、好ましくはフェノール（Ｍ脂であるが、その
他のフラン）Ｈ脂、エポキシ）Ｈ脂、不飽和ポリエステ
ル（月脂、ポリイミド１Ｍ脂等も使用可能でる。フェノ
ール樹脂が好ましいのは成形体の特性が優れていること
、安価でがっ取扱い易いこと等の理由による。
の熱硬化性樹脂によって結合されている。熱硬化性樹脂
としては、好ましくはフェノール（Ｍ脂であるが、その
他のフラン）Ｈ脂、エポキシ）Ｈ脂、不飽和ポリエステ
ル（月脂、ポリイミド１Ｍ脂等も使用可能でる。フェノ
ール樹脂が好ましいのは成形体の特性が優れていること
、安価でがっ取扱い易いこと等の理由による。
（Ｈ脂の９が！０正量％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率が低下
する。また、３０重量％を超えると電気伝導性が下る。
ず、成形体内部にボイドが発生してガス不透過率が低下
する。また、３０重量％を超えると電気伝導性が下る。
本発明の炭素成形体は、メソカーボン小球体を単鉛化し
たもので粒度が５０μｍ以下であるものを骨材として用
いており、この骨材の各粒子は第１図に見られる如く球
形となっているため成形性が良く少量の結合剤で緻密な
構造となるので、燃料電池セパレーター用炭素成形体と
して十分な性能を有しているのである。セパレーターは
通常薄板状をなしその厚さは０．１〜５Ｎの範囲で使用
される。
たもので粒度が５０μｍ以下であるものを骨材として用
いており、この骨材の各粒子は第１図に見られる如く球
形となっているため成形性が良く少量の結合剤で緻密な
構造となるので、燃料電池セパレーター用炭素成形体と
して十分な性能を有しているのである。セパレーターは
通常薄板状をなしその厚さは０．１〜５Ｎの範囲で使用
される。
次に製造方法について説明する。
まず、）Ｈ腸溶液中に黒鉛化物を添加して良く混合した
後、室温で放置して乾燥する。樹脂溶液の使用量は、黒
鉛化物に対して硬化１＆の（Ｈ指金有量が１０〜３０重
量％になるようにする。
後、室温で放置して乾燥する。樹脂溶液の使用量は、黒
鉛化物に対して硬化１＆の（Ｈ指金有量が１０〜３０重
量％になるようにする。
次に前記混合物をロール又はプレス等を用いて１３０〜
２０Ｑ’ｃ ？１度、５０〜２００ ｋｇ ／ ｃｊ
Ｊ１度で熱圧成形し５〜３０分程度保持した後室温まで
冷却して炭素成形体とする。前記混合物全１００℃前後
の温度で加熱して予備硬化しこれを粉砕してから前記の
成形をしても良（、この場合成形体の品質が向上するの
で好ましい、又、粉末状＃ｉＪ脂と黒鉛化物を良く混合
した後ロール又はプレス等を用いて加圧加熱下で成形す
ることも出来る。
２０Ｑ’ｃ ？１度、５０〜２００ ｋｇ ／ ｃｊ
Ｊ１度で熱圧成形し５〜３０分程度保持した後室温まで
冷却して炭素成形体とする。前記混合物全１００℃前後
の温度で加熱して予備硬化しこれを粉砕してから前記の
成形をしても良（、この場合成形体の品質が向上するの
で好ましい、又、粉末状＃ｉＪ脂と黒鉛化物を良く混合
した後ロール又はプレス等を用いて加圧加熱下で成形す
ることも出来る。
「実施例」
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例１
不揮発分５６％、粘度１００ＣＰＳのフェノール樹脂（
群栄化学ａｓｈニレシトノブＰＬ−２２１１＞と、軟化
点１００℃のクールピッチを２５０℃で１時間加熱処理
してメソカーボン小球体を作りこれをろ過し２５００℃
まで昇温加熱して得た粒度５０μ頂以下の黒鉛化物を第
１表に示す配合割合で均一に混合した後室温に放置して
乾燥した。この混合物を乾燥機中で８０℃で１時間加熱
して予備硬化したｉ＆粉砕した。
群栄化学ａｓｈニレシトノブＰＬ−２２１１＞と、軟化
点１００℃のクールピッチを２５０℃で１時間加熱処理
してメソカーボン小球体を作りこれをろ過し２５００℃
まで昇温加熱して得た粒度５０μ頂以下の黒鉛化物を第
１表に示す配合割合で均一に混合した後室温に放置して
乾燥した。この混合物を乾燥機中で８０℃で１時間加熱
して予備硬化したｉ＆粉砕した。
この粉末をコＴ’板状の金型に供給し、熱プレス温度１
６０℃、プレス圧２００ｋｇ／ｃ＋ａで熱圧成形し、厚
さ０．８ 重態、幅３００冨墓、長さ３００關の薄板に
した。この薄板の特性を第２表に示す。なお、このｉ坂
に割れ等は発生しなかった。
６０℃、プレス圧２００ｋｇ／ｃ＋ａで熱圧成形し、厚
さ０．８ 重態、幅３００冨墓、長さ３００關の薄板に
した。この薄板の特性を第２表に示す。なお、このｉ坂
に割れ等は発生しなかった。
実施例２
粉末状フェノール尋Ｈ脂（群栄化学■製ニレシトノブＰ
（Ｇ）Ａ−２４Ｏｆ） ）と、実施（ＰＩＩ １と同じ
黒鉛化物を第１表に示す配合割合で均一に混合した後熱
ロールを用いてロール温度１５０℃、ロール周速度０．
２ｓ／ｌｌ１ｎでロール成形して厚さ０．８ ｎの薄板
にした。
（Ｇ）Ａ−２４Ｏｆ） ）と、実施（ＰＩＩ １と同じ
黒鉛化物を第１表に示す配合割合で均一に混合した後熱
ロールを用いてロール温度１５０℃、ロール周速度０．
２ｓ／ｌｌ１ｎでロール成形して厚さ０．８ ｎの薄板
にした。
この薄板の特性を第２表に示す、なお、この薄板に割れ
等は発生しなかった。
等は発生しなかった。
比較例１
配合割合は第１表に示すようにフェノール樹脂を不足し
て配合されたものを実施例１と同様に処理して得た薄板
の特性を第２表に示す。
て配合されたものを実施例１と同様に処理して得た薄板
の特性を第２表に示す。
比較例２
配合１１合は第１表に示すようにフェノール樹脂を過剰
に配合されたものを実施例２と同様に処理して得た薄板
の特性を第２表に示す。
に配合されたものを実施例２と同様に処理して得た薄板
の特性を第２表に示す。
第 １ 表
第 ２ 表
「発明のグＪ果」
以上のべた如く、本発明の炭Ｓ成形体は、骨材としてメ
ソカーボン小球体を黒鉛化したものを用いたのでμ鉛化
物の各粒子が球形になっているため特別な手段を加える
必要がなく少量の結合剤で緻密に結合した薄板とするこ
とができ、燃料電池のセパレーター用炭素成形体として
ガス不透過性、電気伝噂性、機械的強度及び耐りん酸性
の優れたものが得られた。また、本発明の炭素成形体の
製造方法は原料川船化物に特別な選別手段を講する必要
がなく、亀裂や反りも発生しないので低コストで安定し
て高品質の炭素成形体が製造できるという効果がある。
ソカーボン小球体を黒鉛化したものを用いたのでμ鉛化
物の各粒子が球形になっているため特別な手段を加える
必要がなく少量の結合剤で緻密に結合した薄板とするこ
とができ、燃料電池のセパレーター用炭素成形体として
ガス不透過性、電気伝噂性、機械的強度及び耐りん酸性
の優れたものが得られた。また、本発明の炭素成形体の
製造方法は原料川船化物に特別な選別手段を講する必要
がなく、亀裂や反りも発生しないので低コストで安定し
て高品質の炭素成形体が製造できるという効果がある。
第１図はりん酸型燃料電池の単位セルの構造を示す図で
ある。 第２図は粒子の構造を示す図面代用写真であって、本発
明の骨材となるメソカーボン小球体を黒鉛化した実船化
物の電子ｖｐ微鎮写真（１０００倍）である。 １．１′・・セパレーター ２・・・負電極 ２”・・正電極 ３・・・電解液（りん酸）
ある。 第２図は粒子の構造を示す図面代用写真であって、本発
明の骨材となるメソカーボン小球体を黒鉛化した実船化
物の電子ｖｐ微鎮写真（１０００倍）である。 １．１′・・セパレーター ２・・・負電極 ２”・・正電極 ３・・・電解液（りん酸）
Claims (3)
- （１）熱硬化性樹脂１０〜３０重量％を結合剤とし、黒
鉛化物を骨材とする成形体において、前記黒鉛化物はメ
ソカーボン小球体を黒鉛化したものであって粒度が５０
μｍ以下である炭素成形体。 - （２）成形体の厚さが０．１〜５ｍｍである特許請求の
範囲第１項記載の炭素成形体。 - （３）メソカーボン小球体を黒鉛化したものであって粒
度が５０μｍ以下である黒鉛化物と熱硬化性樹脂を前記
熱硬化性樹脂が１０〜３０重量％になるように配合し、
混練し、加圧加熱下で成形することを特徴とする炭素成
形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61105152A JPS62260709A (ja) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | 炭素成形体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61105152A JPS62260709A (ja) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | 炭素成形体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62260709A true JPS62260709A (ja) | 1987-11-13 |
Family
ID=14399744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61105152A Pending JPS62260709A (ja) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | 炭素成形体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62260709A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999049530A1 (fr) * | 1998-03-20 | 1999-09-30 | Osaka Gas Company Limited | Separateur pour element a combustible et son procede de production |
| WO2000016424A1 (de) * | 1998-09-16 | 2000-03-23 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Kunststoffplatte sowie verfahren zur herstellung einer solchen |
| JP2001325967A (ja) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Nisshinbo Ind Inc | 燃料電池セパレータの製造方法、燃料電池セパレータ及び固体高分子型燃料電池 |
| US6544680B1 (en) * | 1999-06-14 | 2003-04-08 | Kawasaki Steel Corporation | Fuel cell separator, a fuel cell using the fuel cell separator, and a method for making the fuel cell separator |
| US7049021B2 (en) | 2000-06-29 | 2006-05-23 | Osaka Gas Company Limited | Conductive composition for solid polymer type fuel cell separator, solid polymer type fuel cell separator, solid polymer type fuel cell and solid polymer type fuel cell system using the separator |
| JP2008069016A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Jfe Chemical Corp | メソカーボン小球体黒鉛化物およびその製造方法、リチウムイオン二次電池用負極材料、リチウムイオン二次電池用負極ならびにリチウムイオン二次電池 |
-
1986
- 1986-05-07 JP JP61105152A patent/JPS62260709A/ja active Pending
Cited By (6)
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