JPS6259508A - 炭素質薄板の製造方法 - Google Patents
炭素質薄板の製造方法Info
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- JPS6259508A JPS6259508A JP60195791A JP19579185A JPS6259508A JP S6259508 A JPS6259508 A JP S6259508A JP 60195791 A JP60195791 A JP 60195791A JP 19579185 A JP19579185 A JP 19579185A JP S6259508 A JPS6259508 A JP S6259508A
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- Japan
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- thin plate
- carbonaceous
- blend
- mold
- pressure
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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
- 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
-
- 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
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- 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】
「産業上の利用分野」
本発明は、大きな強度特性を有するとともに、微細気孔
が少ない炭素質薄板の製造方法に関し、とくにリン酸型
燃料電池のセパレーターとして有用な炭素質薄板の製造
方法に関するものである。
が少ない炭素質薄板の製造方法に関し、とくにリン酸型
燃料電池のセパレーターとして有用な炭素質薄板の製造
方法に関するものである。
「従来の技術」
炭素質材は耐熱性、耐蝕性ならびに導電性などの特性が
すぐれているために各種電気、電子分野において広く使
用されている。
すぐれているために各種電気、電子分野において広く使
用されている。
一般に、これらの炭素質材はコークス、黒鉛などの粉粒
体を骨材としてピッチやタールなどのバインダーを加え
て混練しこれを所望形状に成形したのち焼成炭化さらに
黒鉛化処理をして製造されている。このようにして製造
される炭素質材は、その組織構造が多孔質であるために
、例えばリン酸型燃料電池のセパレーターのように高度
の気体不透過性示要求される用途分野にはそのまま使用
することができない。
体を骨材としてピッチやタールなどのバインダーを加え
て混練しこれを所望形状に成形したのち焼成炭化さらに
黒鉛化処理をして製造されている。このようにして製造
される炭素質材は、その組織構造が多孔質であるために
、例えばリン酸型燃料電池のセパレーターのように高度
の気体不透過性示要求される用途分野にはそのまま使用
することができない。
リン酸型燃料電池は、リン酸電解液を含浸させたマトリ
ックスを一対の多孔質電極板の間に挟持し、その外側に
セパレーターを配置し燃料気体および酸化剤気体の供給
通路である溝を形成し、この単位セルを多数積層して電
池を構成している。
ックスを一対の多孔質電極板の間に挟持し、その外側に
セパレーターを配置し燃料気体および酸化剤気体の供給
通路である溝を形成し、この単位セルを多数積層して電
池を構成している。
例えば、一方の溝に水素ガス、他方の溝に空気や酸素ガ
スを供給し、これらのガスがマトリックスを介して拡散
して電極部において担持された触媒によって電極反応が
生起する。したがって、セパレーターとしては供給され
る燃料気体と酸化剤気体とが混合しないように気体不透
過性がすぐれていること、単位セルを積層構成した場合
に電池の内部抵抗として作用するために導電性が高いこ
と、薄板状であっても積層圧縮に耐え得る大きな機械的
強度を存することおよび表面の平滑性がすぐれているこ
となどの諸特性を有することが必要である。
スを供給し、これらのガスがマトリックスを介して拡散
して電極部において担持された触媒によって電極反応が
生起する。したがって、セパレーターとしては供給され
る燃料気体と酸化剤気体とが混合しないように気体不透
過性がすぐれていること、単位セルを積層構成した場合
に電池の内部抵抗として作用するために導電性が高いこ
と、薄板状であっても積層圧縮に耐え得る大きな機械的
強度を存することおよび表面の平滑性がすぐれているこ
となどの諸特性を有することが必要である。
気体不透過性のすぐれた炭素成形体を得るためには、例
えば炭素質材に熱硬化性樹脂液を含浸硬化する方法（樹
脂含浸法）、あるいは炭素質粉末を熱硬化性樹脂液と混
練し成形、硬化する方法（樹脂結合法）がある。さらに
、これら成形体を非酸化性雰囲気中で加熱処理して樹脂
成分を焼成炭化することにより高度の導電性、機械的強
度特性などを付与することかできる。しかしながら加熱
処理による樹脂成分の焼成炭化過程において、成形体中
に内蔵、残留するガス体、例えば樹脂結合法による混練
時に捲き込まれた空気や樹脂成分から揮発するガス成分
などが揮散することにより微細気孔が発生して気体不透
過性が損われる難点がある。また比較的に大型の成形体
の場合には、表面が皺状になり易く平滑性が低下する欠
点がある。
えば炭素質材に熱硬化性樹脂液を含浸硬化する方法（樹
脂含浸法）、あるいは炭素質粉末を熱硬化性樹脂液と混
練し成形、硬化する方法（樹脂結合法）がある。さらに
、これら成形体を非酸化性雰囲気中で加熱処理して樹脂
成分を焼成炭化することにより高度の導電性、機械的強
度特性などを付与することかできる。しかしながら加熱
処理による樹脂成分の焼成炭化過程において、成形体中
に内蔵、残留するガス体、例えば樹脂結合法による混練
時に捲き込まれた空気や樹脂成分から揮発するガス成分
などが揮散することにより微細気孔が発生して気体不透
過性が損われる難点がある。また比較的に大型の成形体
の場合には、表面が皺状になり易く平滑性が低下する欠
点がある。
「発明が解決しようとする問題点」
本発明は、樹脂結合焼成法における上記問題点の解消を
はかり、成形体中に内蔵、残留するガス体による微細気
孔の発生を防止し、気体不透過性ならびに表面平滑性の
すぐれた炭素質薄板の製造方法を提供するものである。
はかり、成形体中に内蔵、残留するガス体による微細気
孔の発生を防止し、気体不透過性ならびに表面平滑性の
すぐれた炭素質薄板の製造方法を提供するものである。
「問題点を解決するための手段」
本発明は、炭素質粉末と熱硬化性樹脂との混練物を、１
００＊ｘＨｇ以下の減圧雰囲気中５０に９／ＣＩ”以上
の圧力で加圧処理し、次いで所定形状に成形、硬化した
のち非酸化性雰囲気中で焼成炭化処理することを構成的
特徴とする炭素質薄板の製造方法である。
００＊ｘＨｇ以下の減圧雰囲気中５０に９／ＣＩ”以上
の圧力で加圧処理し、次いで所定形状に成形、硬化した
のち非酸化性雰囲気中で焼成炭化処理することを構成的
特徴とする炭素質薄板の製造方法である。
本発明で使用する原料のうち、炭素質粉末としては黒鉛
粉末やコークス粉末が用いられ、とくに平均粒径が！０
μｌ以下の微粉末を使用すると緻密な混練物が得られる
ので好ましい。熱硬化性樹脂としては非酸化性雰囲気中
で焼成炭化してガラス状炭素質に転化し得る、例えばフ
ェノール系やフラン系の樹脂が用いられ、液状または粉
末樹脂との混合物として使用に供される。
粉末やコークス粉末が用いられ、とくに平均粒径が！０
μｌ以下の微粉末を使用すると緻密な混練物が得られる
ので好ましい。熱硬化性樹脂としては非酸化性雰囲気中
で焼成炭化してガラス状炭素質に転化し得る、例えばフ
ェノール系やフラン系の樹脂が用いられ、液状または粉
末樹脂との混合物として使用に供される。
炭素質粉末と熱硬化性樹脂は所定の割合に混合したのち
、ニーダ−、スクリュウ、ローラーなどの通常使用され
る適宜の混練機を用いて均一な混練物に調製される。こ
の混練過程において、混練物に捲き込まれた空気の一部
は混練物中に内蔵され、残留する。さらに樹脂成分から
揮発するガス成分の一部ら同様に混練物中に残留する。
、ニーダ−、スクリュウ、ローラーなどの通常使用され
る適宜の混練機を用いて均一な混練物に調製される。こ
の混練過程において、混練物に捲き込まれた空気の一部
は混練物中に内蔵され、残留する。さらに樹脂成分から
揮発するガス成分の一部ら同様に混練物中に残留する。
本発明は、混練物中に残留するこれらのガス体を脱気処
理して除去することにより組織構造が緻密で、微細気孔
が少なく気体不透過性のすぐれた炭素質薄板の製造を可
能とするものである。
理して除去することにより組織構造が緻密で、微細気孔
が少なく気体不透過性のすぐれた炭素質薄板の製造を可
能とするものである。
混練物中のガス体は、例えば混練物をモールド内に装填
して圧力を附加するとともにモールド内を減圧すること
により除去することができる。この場合、残留ガス体を
効率よく除去するためには、混練物に５０ ｋｇ／ｃｍ
”以上の圧力を附加するととらに雰囲気を１ｏｏｚｚＨ
９以下に減圧することが必要である。
して圧力を附加するとともにモールド内を減圧すること
により除去することができる。この場合、残留ガス体を
効率よく除去するためには、混練物に５０ ｋｇ／ｃｍ
”以上の圧力を附加するととらに雰囲気を１ｏｏｚｚＨ
９以下に減圧することが必要である。
この脱気処理された混練物は、モールド成形、押出し成
形、ロール成形などの通常用いられる各種成形手段を適
用して所定形状の薄板に成形する。
形、ロール成形などの通常用いられる各種成形手段を適
用して所定形状の薄板に成形する。
成形体は加熱処理により硬化させるが、この場合１〜１
０ ｋｇ／ ｃｍ’に加圧しつつ硬化反応を進めると硬
化反応が均等に進行して表面の平滑性が向上するので好
ましい。加圧力がＩｋｇ／ｃｙｔ”未満では表面平滑化
の効果が少なく、１０に９７ｃｍ”を越えろ場合には硬
化時に亀裂が発生し易いためである。
０ ｋｇ／ ｃｍ’に加圧しつつ硬化反応を進めると硬
化反応が均等に進行して表面の平滑性が向上するので好
ましい。加圧力がＩｋｇ／ｃｙｔ”未満では表面平滑化
の効果が少なく、１０に９７ｃｍ”を越えろ場合には硬
化時に亀裂が発生し易いためである。
この硬化成形体は、常法に従って非酸化性雰囲気中で焼
成炭化処理して炭素質薄板が製造される。
成炭化処理して炭素質薄板が製造される。
「作 用」
本発明においては、炭素質粉末と熱硬化性樹脂との混練
物を加圧しつつ減圧脱気処理を施すことにより、混練物
中に残留するガス体の効率的除去をはかるものである。
物を加圧しつつ減圧脱気処理を施すことにより、混練物
中に残留するガス体の効率的除去をはかるものである。
この脱気処理により、焼成炭化過程における残留ガス体
の揮散による微細気孔の発生を効果的に低減するととも
に表面平滑性の低下が防止される。
の揮散による微細気孔の発生を効果的に低減するととも
に表面平滑性の低下が防止される。
「実施例」
平均粒径５μ次の人造黒鉛粉末１００重量部に液状フェ
ノール樹脂１２０重量部を添加混合し加圧ニーグー中で
０ 、５ ｋｇ／ｃ＊”の圧力を附加しながら常温で３
０分間混練した。この混練物を直径１００仄肩のモール
ド内に装填し、Ｉ ＯＯｋｇ７ａｍ２の圧力で加圧処理
するとともに真空ポンプでモールド内を３０ｚｍＨｙに
減圧し、３分間保持して脱気処理を行なった。この脱気
処理により直径１００■、高さ１００ｘｘの円柱状の成
形物が形成された。
ノール樹脂１２０重量部を添加混合し加圧ニーグー中で
０ 、５ ｋｇ／ｃ＊”の圧力を附加しながら常温で３
０分間混練した。この混練物を直径１００仄肩のモール
ド内に装填し、Ｉ ＯＯｋｇ７ａｍ２の圧力で加圧処理
するとともに真空ポンプでモールド内を３０ｚｍＨｙに
減圧し、３分間保持して脱気処理を行なった。この脱気
処理により直径１００■、高さ１００ｘｘの円柱状の成
形物が形成された。
この成形物を７０℃に予熱しつつ、ロール圧延法により
８００ｘｚＸ ８００ＪＩＩＩＩＸ Ｉ ｚｘの薄板状
に成形した。この成形体を５ｋｇ／ｃｍ’の加圧下に、
温度５０℃で２４時間硬化したのち、さらに１８０℃で
２時間加熱硬化処理した。この硬化成形体は常法に従い
、非酸化性雰囲気中で１３００℃、３時間加熱し、焼成
炭化処理を行なった。このようにして得られた炭素質薄
板の諸特性を下表に示した５なお、比較のために混練物
の脱気処理を行なわない以外は全て実施例と同一条件で
混練、成形、硬化、焼成炭化処理して得られた炭素質薄
板の特性値を比較例として同表中に併記した。
８００ｘｚＸ ８００ＪＩＩＩＩＸ Ｉ ｚｘの薄板状
に成形した。この成形体を５ｋｇ／ｃｍ’の加圧下に、
温度５０℃で２４時間硬化したのち、さらに１８０℃で
２時間加熱硬化処理した。この硬化成形体は常法に従い
、非酸化性雰囲気中で１３００℃、３時間加熱し、焼成
炭化処理を行なった。このようにして得られた炭素質薄
板の諸特性を下表に示した５なお、比較のために混練物
の脱気処理を行なわない以外は全て実施例と同一条件で
混練、成形、硬化、焼成炭化処理して得られた炭素質薄
板の特性値を比較例として同表中に併記した。
（注）※気体透過量は温度２００℃、１に９７ｃ１１′
の加圧下において水素ガスの透過量を試片厚１ｕに換算
した値。
の加圧下において水素ガスの透過量を試片厚１ｕに換算
した値。
表の結果から、本発明により得られた炭素質薄板は、混
練物の脱気処理により微細気孔の発生が抑止され、また
組織構造の緻密化がはかられる結果、気体不透過性およ
び表面平滑性がすぐれているとともに大きな機械的強度
特性を存していることが判明する。
練物の脱気処理により微細気孔の発生が抑止され、また
組織構造の緻密化がはかられる結果、気体不透過性およ
び表面平滑性がすぐれているとともに大きな機械的強度
特性を存していることが判明する。
「発明の効果」
上記説明で明らかなように、本発明方法により製造され
る炭素質薄板は、気体不透過性、表面子、 滑性、強
度特性などがすぐれており、リン酸型燃料ｉＭ用セパレ
ーターをはじめとして、広い用途分野に使用することが
できる。
る炭素質薄板は、気体不透過性、表面子、 滑性、強
度特性などがすぐれており、リン酸型燃料ｉＭ用セパレ
ーターをはじめとして、広い用途分野に使用することが
できる。
Claims (1)
- 炭素質粉末と熱硬化性樹脂との混練物を、１００ｍｍＨ
ｇ以下の減圧雰囲気中５０ｋｇ／ｃｍ＾２以上の圧力で
加圧処理し、次いで所定形状に成形、硬化したのち、非
酸化性雰囲気中で焼成炭化処理することを特徴とする炭
素質薄板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60195791A JPS6259508A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 炭素質薄板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60195791A JPS6259508A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 炭素質薄板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6259508A true JPS6259508A (ja) | 1987-03-16 |
| JPH044242B2 JPH044242B2 (ja) | 1992-01-27 |
Family
ID=16347033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60195791A Granted JPS6259508A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 炭素質薄板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6259508A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997002612A1 (fr) * | 1995-07-05 | 1997-01-23 | Nisshinbo Industries, Inc. | Separateur pour piles a combustible du type a polyelectrolyte solide et ses procedes de fabrication |
| WO2010128650A3 (ja) * | 2009-05-06 | 2011-01-06 | 株式会社インキュベーション・アライアンス | 炭素材料及びその製造方法 |
| CN103796951A (zh) * | 2011-07-28 | 2014-05-14 | 格拉弗技术国际控股有限公司 | 石墨制品 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59207822A (ja) * | 1983-05-10 | 1984-11-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 炭素材料の製造方法 |
| JPS6042212A (ja) * | 1983-07-28 | 1985-03-06 | Tokai Carbon Co Ltd | 耐熱不透過性炭素質材の製造方法 |
| JPS6090806A (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-22 | Kobe Steel Ltd | 不透過性炭素成形体及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-09-06 JP JP60195791A patent/JPS6259508A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59207822A (ja) * | 1983-05-10 | 1984-11-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 炭素材料の製造方法 |
| JPS6042212A (ja) * | 1983-07-28 | 1985-03-06 | Tokai Carbon Co Ltd | 耐熱不透過性炭素質材の製造方法 |
| JPS6090806A (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-22 | Kobe Steel Ltd | 不透過性炭素成形体及びその製造方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997002612A1 (fr) * | 1995-07-05 | 1997-01-23 | Nisshinbo Industries, Inc. | Separateur pour piles a combustible du type a polyelectrolyte solide et ses procedes de fabrication |
| WO2010128650A3 (ja) * | 2009-05-06 | 2011-01-06 | 株式会社インキュベーション・アライアンス | 炭素材料及びその製造方法 |
| JP5613662B2 (ja) * | 2009-05-06 | 2014-10-29 | 株式会社インキュベーション・アライアンス | 炭素材料及びその製造方法 |
| US8883112B2 (en) | 2009-05-06 | 2014-11-11 | Incubation Alliance, Inc. | Carbon material and method for producing same |
| US9379385B2 (en) | 2009-05-06 | 2016-06-28 | Incubation Alliance, Inc. | Carbon material and method for producing same |
| CN103796951A (zh) * | 2011-07-28 | 2014-05-14 | 格拉弗技术国际控股有限公司 | 石墨制品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH044242B2 (ja) | 1992-01-27 |
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