JPS6319983B2 - - Google Patents
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- JPS6319983B2 JPS6319983B2 JP56095649A JP9564981A JPS6319983B2 JP S6319983 B2 JPS6319983 B2 JP S6319983B2 JP 56095649 A JP56095649 A JP 56095649A JP 9564981 A JP9564981 A JP 9564981A JP S6319983 B2 JPS6319983 B2 JP S6319983B2
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- fibers
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
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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
-
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、燃料電池用電極板、特に、炭素繊維
を主材とし多数のガス拡散用の小孔を有する材質
より構成される燃料電池用電極板に関するもので
ある。
を主材とし多数のガス拡散用の小孔を有する材質
より構成される燃料電池用電極板に関するもので
ある。
燃料電池用電極板には、従来、炭素粉、炭素繊
維などを材料とし、これらにフエノール樹脂など
をバインダーとして混入し、炭素粉、炭素繊維を
結着させたものが使われている。第１図は炭素粉
を用いたもの、第２図は炭素繊維を用いたものの
構造を模式的に示すもので、１は炭素粉、２はバ
インダー、３は炭素繊維を示しており、ガス流路
Ａ、集電部Ｂが形成された状態を示している。
維などを材料とし、これらにフエノール樹脂など
をバインダーとして混入し、炭素粉、炭素繊維を
結着させたものが使われている。第１図は炭素粉
を用いたもの、第２図は炭素繊維を用いたものの
構造を模式的に示すもので、１は炭素粉、２はバ
インダー、３は炭素繊維を示しており、ガス流路
Ａ、集電部Ｂが形成された状態を示している。
これらの燃料電池用電極板のうち、炭素粉末を
用いるものは、第１図に示されているように、主
材となる炭素粉１はバインダー２を介して別の炭
素粉１と結合しているため、電極板の電気抵抗
は、炭素粉１およびバインダー２の抵抗と、これ
らの間の接触抵抗とによつて決まる。接触抵抗を
小さくするためには、バインダーの量を多くする
ことも考えられるが、バインダーの量を多くする
と、電極板内の空隙が少くなり、ガス拡散が充分
行われず、電極板としての機能が不十分となる。
また、炭素繊維を用いるものも、炭素粉を用いる
ものと同様の欠点がある。
用いるものは、第１図に示されているように、主
材となる炭素粉１はバインダー２を介して別の炭
素粉１と結合しているため、電極板の電気抵抗
は、炭素粉１およびバインダー２の抵抗と、これ
らの間の接触抵抗とによつて決まる。接触抵抗を
小さくするためには、バインダーの量を多くする
ことも考えられるが、バインダーの量を多くする
と、電極板内の空隙が少くなり、ガス拡散が充分
行われず、電極板としての機能が不十分となる。
また、炭素繊維を用いるものも、炭素粉を用いる
ものと同様の欠点がある。
これらの等価抵抗を示すと第３図のようにな
る。ｒ，Ｒで材料の電気抵抗４、接触抵抗５を表
わしてある。
る。ｒ，Ｒで材料の電気抵抗４、接触抵抗５を表
わしてある。
この他に、電気抵抗を小さくする方法には、
1000℃以上の高温で焼成する方法があるが、この
方法はバインダーの結合力が低下しやすいため良
案とはいえず、この種の電極板の電気抵抗は、単
位面積当り0.5Ω程度が限界であつた。
1000℃以上の高温で焼成する方法があるが、この
方法はバインダーの結合力が低下しやすいため良
案とはいえず、この種の電極板の電気抵抗は、単
位面積当り0.5Ω程度が限界であつた。
本発明は、これらの問題点を除去し、電気抵抗
の低い燃料電池用電極板を提供することを目的と
し、炭素繊維を主材とし多数のガス拡散用の小孔
を有する材質より構成され、板状体に形成された
薄肉部が、燃料、酸化剤ガスの流路となり、厚肉
部が集電部として作用する燃料電池用電極板にお
いて、集電部を形成する炭素繊維が、その繊維軸
をほぼ厚肉部の肉厚方向に向けている互いに独立
な単繊維よりなることを特徴とするものである。
の低い燃料電池用電極板を提供することを目的と
し、炭素繊維を主材とし多数のガス拡散用の小孔
を有する材質より構成され、板状体に形成された
薄肉部が、燃料、酸化剤ガスの流路となり、厚肉
部が集電部として作用する燃料電池用電極板にお
いて、集電部を形成する炭素繊維が、その繊維軸
をほぼ厚肉部の肉厚方向に向けている互いに独立
な単繊維よりなることを特徴とするものである。
すなわち、本発明は、炭素繊維よりなる電極板
の電気抵抗が材料の炭素繊維の電気抵抗と、これ
ら炭素繊維の接合部の接触抵抗とによつて変わる
ことに着目し、炭素繊維の接合部を少くするよう
に通電方向に炭素繊維の長手方向がそろうように
配列し、同時に繊維の長さを適当に選ぶことによ
つて、従来と同様に炭素繊維を使つた状態で所期
の目的の達成を可能としたものである。
の電気抵抗が材料の炭素繊維の電気抵抗と、これ
ら炭素繊維の接合部の接触抵抗とによつて変わる
ことに着目し、炭素繊維の接合部を少くするよう
に通電方向に炭素繊維の長手方向がそろうように
配列し、同時に繊維の長さを適当に選ぶことによ
つて、従来と同様に炭素繊維を使つた状態で所期
の目的の達成を可能としたものである。
以下、実施例について説明する。
第４図は、一実施例の構造を模式的に示すもの
で、第２図と同一部分には同一符号が付してあ
る。この実施例が、従来のものと異なる点は、用
いている炭素繊維６が、互いに独立な単繊維より
なり、かつ、これら単繊維の大部分が、それぞれ
厚肉部（集電部Ｂ）の両面にその両端が位置して
いる。すなわち、長い炭素繊維で、さらに、その
単繊維が電極板の板面にほぼ直角になつている点
である。
で、第２図と同一部分には同一符号が付してあ
る。この実施例が、従来のものと異なる点は、用
いている炭素繊維６が、互いに独立な単繊維より
なり、かつ、これら単繊維の大部分が、それぞれ
厚肉部（集電部Ｂ）の両面にその両端が位置して
いる。すなわち、長い炭素繊維で、さらに、その
単繊維が電極板の板面にほぼ直角になつている点
である。
次に、その製造方法について説明する。その一
つの方法は過成形法を用いるもので、集電部の
厚さよりも長い長さを有する炭素繊維を適当に分
散させた分散水溶液をつくり、これを約150メツ
シユのステンレス鋼の金網よりなるフイルターを
介して過操作を行つて、フイルター上に炭素繊
維を沈積させマツト状の炭素繊維を形成させる。
この過操作に当り、真空ポンプを使つて過速
度を速めると、フイルター上にマツト状に沈積す
る炭素繊維は過方向に並んで形成される。この
マツト状の炭素繊維に、例えば、フエノール樹脂
などのバインダーを含浸させたのち、ガス流路Ａ
部分をヒートプレスして形成した後、バインダー
を炭化するため焼成する。このようにして第４図
に示した燃料電池用電極板を得ることができる。
この燃料電池用電極板では、集電部の炭素繊維は
過時のままの方向で保たれるので、電気抵抗は
第５図の等価抵抗に示すように炭素繊維自身の抵
抗４のみとなり、第３図との比較より明らかな如
く、接触抵抗分を大幅に少くすることができる。
つの方法は過成形法を用いるもので、集電部の
厚さよりも長い長さを有する炭素繊維を適当に分
散させた分散水溶液をつくり、これを約150メツ
シユのステンレス鋼の金網よりなるフイルターを
介して過操作を行つて、フイルター上に炭素繊
維を沈積させマツト状の炭素繊維を形成させる。
この過操作に当り、真空ポンプを使つて過速
度を速めると、フイルター上にマツト状に沈積す
る炭素繊維は過方向に並んで形成される。この
マツト状の炭素繊維に、例えば、フエノール樹脂
などのバインダーを含浸させたのち、ガス流路Ａ
部分をヒートプレスして形成した後、バインダー
を炭化するため焼成する。このようにして第４図
に示した燃料電池用電極板を得ることができる。
この燃料電池用電極板では、集電部の炭素繊維は
過時のままの方向で保たれるので、電気抵抗は
第５図の等価抵抗に示すように炭素繊維自身の抵
抗４のみとなり、第３図との比較より明らかな如
く、接触抵抗分を大幅に少くすることができる。
なお、炭素繊維はそれ自身の電気抵抗を下げる
ために高温で充分炭化されていることが望ましく
500℃以上で炭化されているものが良いことが実
験で確認されている。
ために高温で充分炭化されていることが望ましく
500℃以上で炭化されているものが良いことが実
験で確認されている。
また、炭素繊維の直径は、過操作において、
炭素繊維が過方向に並びやすくするためには、
10〜20μが適当で、この範囲を越えるとフイルタ
ーの目詰りを起すか、過方向に並びにくい。炭
素繊維の長さは、電極板の必要な厚さを原則的に
満す必要があり、0.1〜10mmが適当である。短か
すぎる場合は接触抵抗が増加し、長すぎる場合に
は、炭素繊維の分散が困難である。
炭素繊維が過方向に並びやすくするためには、
10〜20μが適当で、この範囲を越えるとフイルタ
ーの目詰りを起すか、過方向に並びにくい。炭
素繊維の長さは、電極板の必要な厚さを原則的に
満す必要があり、0.1〜10mmが適当である。短か
すぎる場合は接触抵抗が増加し、長すぎる場合に
は、炭素繊維の分散が困難である。
以下、具体例について説明する。
(1) 炭化温度1000℃で製造した直径12μ，繊維長
２mmの炭素繊維で過法により、厚さ２mmのマ
ツトを作り、これにフエノール樹脂20重量％を
加え、ガス流路部分の加圧を行いながら400℃
で焼成した。得られた電極板は、密度が0.5
ｇ／cm3、電気抵抗が単位面積当り0.1Ωであり、
電気抵抗を従来の1/3とすることができたが、
その他の特性には変化がなかつた。
２mmの炭素繊維で過法により、厚さ２mmのマ
ツトを作り、これにフエノール樹脂20重量％を
加え、ガス流路部分の加圧を行いながら400℃
で焼成した。得られた電極板は、密度が0.5
ｇ／cm3、電気抵抗が単位面積当り0.1Ωであり、
電気抵抗を従来の1/3とすることができたが、
その他の特性には変化がなかつた。
(2) 炭化温度を2000℃で製造した直径15μ、繊維
長２mmの炭素繊維を用い、上述の実施例の場合
と同様の方法で電極板を製造した。得られた電
極板は、電気抵抗が単位面積当り0.5Ωで、前
述の実施例のさらに1/2とすることができた。
この実施例は、高い炭化温度で製造した炭素繊
維を用いることによつて、さらに電気抵抗を低
減せしめたものである。
長２mmの炭素繊維を用い、上述の実施例の場合
と同様の方法で電極板を製造した。得られた電
極板は、電気抵抗が単位面積当り0.5Ωで、前
述の実施例のさらに1/2とすることができた。
この実施例は、高い炭化温度で製造した炭素繊
維を用いることによつて、さらに電気抵抗を低
減せしめたものである。
第６図は、他の実施例の構造を示すものでこの
燃料電池用電極板は、多数の円盤状突起７をの設
けられた板状体８よりなるもので、この円盤状突
起７が集電部を形成し、円盤状突起７によつて形
成される凹部がガス流路を構成する。そして、こ
のような燃料電池用電極板を形成するには、先
ず、円盤状突起７が形成される部分に孔の設けら
れた板状体を、炭素繊維とバインダーを用いてプ
レスにより形成し、次に、このようにして得られ
た板状体上に、同様に孔の設けられている形成す
る円盤状突起７とほぼ同じ厚みの型板をその孔の
位置が一致するように重ね、これに前述の実施例
で用いたと同様のフイルターを重ね、板状体と型
板に設けられている孔内に、前述の実施例と同様
な炭素繊維を過法を用いてマツト状に沈積させ
る。このようにして製造される多孔質の燃料電池
用電極板は、その構造、特に、その集電部の構造
を前述の実施例と全く同様に構成することができ
るため、同様に作用し、同様な効果を得ることが
できる。なお、この実施例の燃料電池用電極板
は、板状部と集電部を別個に製造することがで
き、板状部を構成する場合には特に長い繊維を用
いる必要がないため、その製造は容易である。
燃料電池用電極板は、多数の円盤状突起７をの設
けられた板状体８よりなるもので、この円盤状突
起７が集電部を形成し、円盤状突起７によつて形
成される凹部がガス流路を構成する。そして、こ
のような燃料電池用電極板を形成するには、先
ず、円盤状突起７が形成される部分に孔の設けら
れた板状体を、炭素繊維とバインダーを用いてプ
レスにより形成し、次に、このようにして得られ
た板状体上に、同様に孔の設けられている形成す
る円盤状突起７とほぼ同じ厚みの型板をその孔の
位置が一致するように重ね、これに前述の実施例
で用いたと同様のフイルターを重ね、板状体と型
板に設けられている孔内に、前述の実施例と同様
な炭素繊維を過法を用いてマツト状に沈積させ
る。このようにして製造される多孔質の燃料電池
用電極板は、その構造、特に、その集電部の構造
を前述の実施例と全く同様に構成することができ
るため、同様に作用し、同様な効果を得ることが
できる。なお、この実施例の燃料電池用電極板
は、板状部と集電部を別個に製造することがで
き、板状部を構成する場合には特に長い繊維を用
いる必要がないため、その製造は容易である。
なお、以上の実施例においては、炭素の単繊維
が厚肉部の両面にそれぞれその両端が位置するよ
うに形成されているので、最も良好な特性を示す
ものが得られるが、集電部を形成する炭素の単繊
維の大部分がその繊維軸をほぼ厚肉部の肉厚方向
に向けた状態になつていれば、従来のものに比べ
て電気抵抗の低い燃料電池用電極板を提供するこ
とができる。
が厚肉部の両面にそれぞれその両端が位置するよ
うに形成されているので、最も良好な特性を示す
ものが得られるが、集電部を形成する炭素の単繊
維の大部分がその繊維軸をほぼ厚肉部の肉厚方向
に向けた状態になつていれば、従来のものに比べ
て電気抵抗の低い燃料電池用電極板を提供するこ
とができる。
以上の如く、本発明は、電気抵抗に低い燃料電
池用電極板の提供を可能とするもので、産業上の
効果の大なるものである。
池用電極板の提供を可能とするもので、産業上の
効果の大なるものである。
第１図および第２図は、それぞれ異なる従来の
燃料電池用電極板の断面を模式的に示す説明図、
第３図は、従来の燃料電池用電極板の等価回路
図、第４図は、本発明の燃料電池用電極板の一実
施例の断面を模式的に示す説明図、第５図は同じ
く等価回路図、第６図は、同じく他の実施例の要
部断面斜視図である。 ２……バインダー、６……炭素繊維、Ａ……ガ
ス流路、Ｂ……集電部。
燃料電池用電極板の断面を模式的に示す説明図、
第３図は、従来の燃料電池用電極板の等価回路
図、第４図は、本発明の燃料電池用電極板の一実
施例の断面を模式的に示す説明図、第５図は同じ
く等価回路図、第６図は、同じく他の実施例の要
部断面斜視図である。 ２……バインダー、６……炭素繊維、Ａ……ガ
ス流路、Ｂ……集電部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素繊維を主材とし多数のガス拡散用の小孔
を有する材質より構成され、板状体に形成された
薄肉部が燃料、酸化剤ガスの流路となり、厚肉部
が集電部として作用する燃料電池用電極板におい
て、前記集電部を形成する前記炭素繊維が、その
繊維軸をほぼ前記厚肉部の肉厚方向に向けている
互いに独立な単繊維よりなることを特徴とする燃
料電池用電極板。 ２ 前記単繊維が、前記厚肉部の両面にそれぞれ
その両端が位置する単繊維である特許請求の範囲
第１項記載の燃料電池用電極板。 ３ 前記単繊維が、500℃以上の温度で炭化焼成
された、直径10〜20μ、長さ0.1〜10mmの単繊維で
ある特許請求の範囲第１項または第２項記載の燃
料電池用電極板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56095649A JPS57210571A (en) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Electrode plate for fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56095649A JPS57210571A (en) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Electrode plate for fuel cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57210571A JPS57210571A (en) | 1982-12-24 |
| JPS6319983B2 true JPS6319983B2 (ja) | 1988-04-26 |
Family
ID=14143343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56095649A Granted JPS57210571A (en) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Electrode plate for fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57210571A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6059663A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-06 | Hitachi Ltd | 燃料電池用電極板及びその製造方法 |
| FR2585623B1 (fr) * | 1985-08-02 | 1988-02-12 | Rhone Poulenc Chim Base | Materiau consolide microporeux, procede pour son obtention et applications notamment a la realisation d'elements cathodiques |
| EP0448719B1 (en) * | 1989-10-17 | 1994-06-01 | Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Porous carbon material equipped with flat sheet-like ribs and production method thereof |
| EP0629011A4 (en) * | 1992-12-25 | 1995-03-01 | Toray Industries | ELECTRODE AND SECONDARY ELEMENT USING THE SAME. |
| DE10040282A1 (de) * | 2000-08-14 | 2002-03-07 | Robert Heggemann | Brennstoffzelle |
| US6827747B2 (en) * | 2002-02-11 | 2004-12-07 | General Motors Corporation | PEM fuel cell separator plate |
-
1981
- 1981-06-19 JP JP56095649A patent/JPS57210571A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57210571A (en) | 1982-12-24 |
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