JPS6326958A - 燃料電池用複合電極基板及びその製造方法 - Google Patents
燃料電池用複合電極基板及びその製造方法Info
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- JPS6326958A JPS6326958A JP61169525A JP16952586A JPS6326958A JP S6326958 A JPS6326958 A JP S6326958A JP 61169525 A JP61169525 A JP 61169525A JP 16952586 A JP16952586 A JP 16952586A JP S6326958 A JPS6326958 A JP S6326958A
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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、リン酸型燃料電池用複合電極基板及びその製
造方法に係る。
造方法に係る。
[従来の技術]
一般にリン酸型燃料電池における電極としての基板は片
面がリン酸マトリックスに接触して別の片面がセパレー
ターにつきあわされてvi層される。
面がリン酸マトリックスに接触して別の片面がセパレー
ターにつきあわされてvi層される。
また、゛電極基板を積層して燃料電池とするにはその端
部に゛シール材を配置して電池電極基板の側面から反応
ガスが外部に拡散しないようにしている。
部に゛シール材を配置して電池電極基板の側面から反応
ガスが外部に拡散しないようにしている。
このような燃料電池において従来は各部材間の接合は力
゛−ボンセメントを用いて行なわれていた。
゛−ボンセメントを用いて行なわれていた。
しかしカーボンセメントはリン酸によって酸化されるた
め、部材間の剥離を生じたり、接合部を通して反応ガス
が漏れたりする可能性があった。
め、部材間の剥離を生じたり、接合部を通して反応ガス
が漏れたりする可能性があった。
さらに、通常電極基板は薄板状であるため、特に基板面
積が大きいような場合には取り扱い時に割れたりすると
いう機械的強度の面での問題があった。
積が大きいような場合には取り扱い時に割れたりすると
いう機械的強度の面での問題があった。
[発明の課題]
本発明は周辺のガスシール部がセパレーターに接合され
て一体化されている端部シール部付燃料電池用複合電極
基板を提供することを目的とする。
て一体化されている端部シール部付燃料電池用複合電極
基板を提供することを目的とする。
本発明の別の目的は耐リン酸性に優れたリン酸型燃料電
池用複合電極基板を提供することである。
池用複合電極基板を提供することである。
本発明のさらに他の目的および利点は以下の記載から当
業者には明らかであろう。
業者には明らかであろう。
し発明の構成]
本発明は、セパレーター、セパレーターと接合されて反
応ガス孔道を形成する複数の溝部を備えた多孔性炭素質
電極部及び端部シール部から成り、前記電極部を反応ガ
ス孔道が直交して相対するようにセパレーターの両面に
接合して形成した燃料電池用複合電極基板であって、前
記電極部の溝部を形成する突起部とセパレーターの接合
面は可撓性炭素材シートを介して接合されていること、
及び前記電極部の前記反応ガス孔道に平行な周縁部に隣
接して1対の端部シール部がフッ素樹脂層を介して該セ
パレーターの伸延部分に接合されていることを特徴とす
る燃料電池用複合電極基板を提供する。
応ガス孔道を形成する複数の溝部を備えた多孔性炭素質
電極部及び端部シール部から成り、前記電極部を反応ガ
ス孔道が直交して相対するようにセパレーターの両面に
接合して形成した燃料電池用複合電極基板であって、前
記電極部の溝部を形成する突起部とセパレーターの接合
面は可撓性炭素材シートを介して接合されていること、
及び前記電極部の前記反応ガス孔道に平行な周縁部に隣
接して1対の端部シール部がフッ素樹脂層を介して該セ
パレーターの伸延部分に接合されていることを特徴とす
る燃料電池用複合電極基板を提供する。
また1本発明は、溝部未加工の所定寸法の平板状多孔性
炭素質電極部材の片面に可撓性炭素材シートを接着剤に
より接合し、接合面側に反応ガス孔道を形成する所望寸
法の771部を切h11ハ0工した後、切削加工面上に
残存する可撓性炭素材シート面とセパレーターをつき合
わせて13 ’Aし、さらに約800℃以上で焼成した
後、前記反応ガス流路に平行な1対の電極部材周縁端部
にVJ接して該電極部周縁より外方に伸延しているしバ
レーターlの伸延部分にフッ素樹脂のシートを介してガ
ス不透過性の緻密炭素相からなる端部シール部材を接合
することからなる、上記の燃料電池用複合電極基板の製
造方法も提供する。
炭素質電極部材の片面に可撓性炭素材シートを接着剤に
より接合し、接合面側に反応ガス孔道を形成する所望寸
法の771部を切h11ハ0工した後、切削加工面上に
残存する可撓性炭素材シート面とセパレーターをつき合
わせて13 ’Aし、さらに約800℃以上で焼成した
後、前記反応ガス流路に平行な1対の電極部材周縁端部
にVJ接して該電極部周縁より外方に伸延しているしバ
レーターlの伸延部分にフッ素樹脂のシートを介してガ
ス不透過性の緻密炭素相からなる端部シール部材を接合
することからなる、上記の燃料電池用複合電極基板の製
造方法も提供する。
[詳細な説明]
以下、添付の図面を参照して本発明の電極基板をさらに
詳しく説明する。
詳しく説明する。
図は本発明の複合電極基板の斜視図である。尚、図は誇
張して描いたものであり実寸を表わす乙のではない。各
部材の大きさ、特に厚みに関する適当な大きさは当業者
には明らかであろう。
張して描いたものであり実寸を表わす乙のではない。各
部材の大きさ、特に厚みに関する適当な大きさは当業者
には明らかであろう。
本発明の複合電極基板は、セパレーター1と、該セパレ
ーターと共に反応ガス孔道6を形成する溝部を有し該セ
パレーターの両側に位置する2つの電極部2と、該電極
部の反応ガス流路6に平行方向の端部の端部シール部3
とからなる構造を有している。
ーターと共に反応ガス孔道6を形成する溝部を有し該セ
パレーターの両側に位置する2つの電極部2と、該電極
部の反応ガス流路6に平行方向の端部の端部シール部3
とからなる構造を有している。
セパレーター1は電極部2より大きく、図に示したよう
に一方の電極部の反応ガス孔道6に平行な縁部に沿って
この電極部周縁より外方に伸延しており(この伸延部の
外端は他方の電極部の外端に一致している)、この伸延
部に端部シール部3が接合されている。セパレーター1
と電極部2の接合面の間にのみ可撓性炭素材シート4が
介在させられており、従ってガス孔道6は電極部の溝部
、セパレーター及び可撓性炭素材シートで規定され2
“′ る。外方゛に伸延しているセパレーター周辺端部と旨
イー 端部シール部3はそれぞれフッ素樹脂5を介して接合さ
れている。
に一方の電極部の反応ガス孔道6に平行な縁部に沿って
この電極部周縁より外方に伸延しており(この伸延部の
外端は他方の電極部の外端に一致している)、この伸延
部に端部シール部3が接合されている。セパレーター1
と電極部2の接合面の間にのみ可撓性炭素材シート4が
介在させられており、従ってガス孔道6は電極部の溝部
、セパレーター及び可撓性炭素材シートで規定され2
“′ る。外方゛に伸延しているセパレーター周辺端部と旨
イー 端部シール部3はそれぞれフッ素樹脂5を介して接合さ
れている。
電極部、は、多孔性炭素質であり、800℃以上での焼
成後において、平均嵩密度O13〜0.9 g/cc、
ガス透過率200m / ci−hr −mmA 0以
上、及び電気抵抗200IIlΩ・cm以下の特性を有
することが好ましい。
成後において、平均嵩密度O13〜0.9 g/cc、
ガス透過率200m / ci−hr −mmA 0以
上、及び電気抵抗200IIlΩ・cm以下の特性を有
することが好ましい。
セパレーターは平均嵩密度1.4Q/CC以上、ガス透
過率1O−6rd/ ciI−hr −m1A Q以下
、電気抵抗10mΩ・Cl1l以下で厚さ2mm以下が
好ましい。
過率1O−6rd/ ciI−hr −m1A Q以下
、電気抵抗10mΩ・Cl1l以下で厚さ2mm以下が
好ましい。
上述の端部シール部は平均嵩密度が1.4g/cc以上
でガス透過率が10−’mi/Ci・hr・mmAQ以
下であることが好ましい。
でガス透過率が10−’mi/Ci・hr・mmAQ以
下であることが好ましい。
既に述べたように、本発明の燃料電池用複合電極基板に
おいては全ての端部シール部とセパレーターとがフッ素
樹脂を介して接合されているが、接合部も含めて端部シ
ール部を通して外部に漏れるリーク間は、拡散が支配的
で圧力にはあまり影響されないが、本発明では500m
mA Qの差圧下で接合部周辺長あたりの単位時間内リ
ークガス量として[リークガスffi/(辺長)・(差
圧)]なる関係で表わすものとすると1O−2d /
cttr −hr −mmA a以下が好ましい。
おいては全ての端部シール部とセパレーターとがフッ素
樹脂を介して接合されているが、接合部も含めて端部シ
ール部を通して外部に漏れるリーク間は、拡散が支配的
で圧力にはあまり影響されないが、本発明では500m
mA Qの差圧下で接合部周辺長あたりの単位時間内リ
ークガス量として[リークガスffi/(辺長)・(差
圧)]なる関係で表わすものとすると1O−2d /
cttr −hr −mmA a以下が好ましい。
本発明で使用するフッ素樹脂は一般に融点が200℃以
上のフッ素樹脂であり、特に限定されないが、たとえば
四フッ化エチレン樹脂(略称PTFE、融点327℃、
4.6にg r / ci熱変形温度121℃)、四フ
フ化エチレンー六フッ化プロピレン共重合樹脂(略称F
EP、融点250〜280℃。
上のフッ素樹脂であり、特に限定されないが、たとえば
四フッ化エチレン樹脂(略称PTFE、融点327℃、
4.6にg r / ci熱変形温度121℃)、四フ
フ化エチレンー六フッ化プロピレン共重合樹脂(略称F
EP、融点250〜280℃。
4.6KQflcd熱変形温度72℃)、フッ化アルコ
キシエチレン樹脂(略称PFA、融点300〜310℃
。
キシエチレン樹脂(略称PFA、融点300〜310℃
。
4.6KQflcal熱変形温度75℃)、フッ化エヂ
レンブロビ財ン樹脂(略称TFP、融点290〜300
℃)などがある。これらのフッ素樹脂は市販されている
。
レンブロビ財ン樹脂(略称TFP、融点290〜300
℃)などがある。これらのフッ素樹脂は市販されている
。
本発明においては上記フッ素樹脂を、たとえば厚さ50
に程度のシートとして使用する。
に程度のシートとして使用する。
本発明電極基板の電極部材としては次のものが用いられ
る。
る。
■ 短炭素m維、バインダー及び有機粒状物質の混合物
を加熱加圧成形したもの(例えば特開昭59−6817
0号参照)。特に長さ2IIlff1以下の短炭素繊維
20〜60旧%、フェノール樹脂20〜5014t%お
よび有機粒状物質(細孔調節材)20〜50wt%から
なる混合物を成形温度100〜180℃、成形圧力2〜
100KOr/ cj、圧力保持時間1〜60分の条件
で成形したもの。
を加熱加圧成形したもの(例えば特開昭59−6817
0号参照)。特に長さ2IIlff1以下の短炭素繊維
20〜60旧%、フェノール樹脂20〜5014t%お
よび有機粒状物質(細孔調節材)20〜50wt%から
なる混合物を成形温度100〜180℃、成形圧力2〜
100KOr/ cj、圧力保持時間1〜60分の条件
で成形したもの。
■ 上記[1]の成形部材を800℃以上で焼成したも
の。
の。
本発明で使用するセパレーター材としては2.000℃
で焼成したときの焼成収縮率が0.2%以下の緻密炭素
板が好ましい。
で焼成したときの焼成収縮率が0.2%以下の緻密炭素
板が好ましい。
本発明で使用する可撓性炭素材シートとしては、粒径5
IIIi以下の黒鉛粒子を酸処理し更に加熱して得た膨
張黒鉛粒子を圧縮して作った可撓性黒鉛シートであって
、厚さが1mm以下で、嵩密度1□0〜1.5 g/c
c1圧縮歪率くずなりも、圧縮荷!ii1にgf/ci
に対する歪率〉が0635×1O−2ci/にgr以下
であり、曲率半径が201Ilまで曲げても折れないと
いう可撓性を有するものが好ましく、市販のものでは0
00Mグラフオイル が好適な例である。
IIIi以下の黒鉛粒子を酸処理し更に加熱して得た膨
張黒鉛粒子を圧縮して作った可撓性黒鉛シートであって
、厚さが1mm以下で、嵩密度1□0〜1.5 g/c
c1圧縮歪率くずなりも、圧縮荷!ii1にgf/ci
に対する歪率〉が0635×1O−2ci/にgr以下
であり、曲率半径が201Ilまで曲げても折れないと
いう可撓性を有するものが好ましく、市販のものでは0
00Mグラフオイル が好適な例である。
また同じく本発明で使用する可撓性炭素材シートとして
、平均長さ11以上の炭素繊維と炭化率が10%以上で
ある結合材から成り、両者を混合したり炭素!INマト
リックス中に結合材を注入したりすることによって調製
した複合材料を加熱加圧成形し1、その後850℃以上
で焼成して製造したもので、あっ゛て、結合材由来の炭
素塊が炭素繊維マトリッジス中に分散して複数本の炭素
繊維を拘束しており、かつ前記炭素塊と炭素繊維とが摺
動自在に結合している厚さが1mm以下で嵩密度が0.
2〜1.3 g/CC1圧縮歪率が2.Ox 1O−1
cIi/にgr以下である可撓性炭素材シートも使用で
きる。この炭素材シートは、曲率半径がIonまで曲げ
ても折れないという可撓性を有するものである。
、平均長さ11以上の炭素繊維と炭化率が10%以上で
ある結合材から成り、両者を混合したり炭素!INマト
リックス中に結合材を注入したりすることによって調製
した複合材料を加熱加圧成形し1、その後850℃以上
で焼成して製造したもので、あっ゛て、結合材由来の炭
素塊が炭素繊維マトリッジス中に分散して複数本の炭素
繊維を拘束しており、かつ前記炭素塊と炭素繊維とが摺
動自在に結合している厚さが1mm以下で嵩密度が0.
2〜1.3 g/CC1圧縮歪率が2.Ox 1O−1
cIi/にgr以下である可撓性炭素材シートも使用で
きる。この炭素材シートは、曲率半径がIonまで曲げ
ても折れないという可撓性を有するものである。
上記の電極部材とセパレーター材を可撓性炭素材シート
を介して接合する際の各接合面で使用する接着剤として
は、通常炭素材の接着に用いられる接着剤でよいが、特
に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、及びフラン樹脂答
から選択された熱硬化性樹脂であることが好ましい。
を介して接合する際の各接合面で使用する接着剤として
は、通常炭素材の接着に用いられる接着剤でよいが、特
に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、及びフラン樹脂答
から選択された熱硬化性樹脂であることが好ましい。
この接着剤層の厚みは特に限定されるものではないが、
一般に0.5mm以下で均一に塗布するのが好ましい。
一般に0.5mm以下で均一に塗布するのが好ましい。
また、前記接着剤による接合は、温度100’〜180
’C、プレス圧力1〜50Kgf/caf 、 7
L/ ス時間1〜120分の範囲で行なうことができる
。
’C、プレス圧力1〜50Kgf/caf 、 7
L/ ス時間1〜120分の範囲で行なうことができる
。
上記のような接着剤及び接合条件を用いて電極部材と可
撓性炭素材シートを接合した後、反応ガス孔道を形成す
るための溝部を所望の寸法で炭素材シート貼付面に切削
加工する。切削加工は任意の手段により行なうことがで
き、例えばダイヤモンドブレードにより切削する。
撓性炭素材シートを接合した後、反応ガス孔道を形成す
るための溝部を所望の寸法で炭素材シート貼付面に切削
加工する。切削加工は任意の手段により行なうことがで
き、例えばダイヤモンドブレードにより切削する。
2組の切削加工を終えた電極部材の残存筒1尭性炭素羽
シート而をセパレーター材の両面にそれぞれつき合わせ
て上記のM極部材と炭素材シートとの接合と同様に接合
した優、約800’C以上の温度で焼成する。尚、電極
部材と炭素材シートの接合俊、切削加工の前に同様の焼
成を行ない、合計2回の焼成を行うことにより炭化を確
実にすることもできる。
シート而をセパレーター材の両面にそれぞれつき合わせ
て上記のM極部材と炭素材シートとの接合と同様に接合
した優、約800’C以上の温度で焼成する。尚、電極
部材と炭素材シートの接合俊、切削加工の前に同様の焼
成を行ない、合計2回の焼成を行うことにより炭化を確
実にすることもできる。
その後、電極部材とセパレーターが同等の寸法であった
場合は電極部材と町撓竹庚素材シートとを切除してセパ
レーターの端部シール部材との接合面を露、出させ、セ
パレーターの※ぶ部シール部材接合面とこれに接合させ
る端部シール部材の面との間にフッ素樹脂のシートを挟
持させ、1に(N/ci以上の圧力で該樹脂の(融点−
50℃)以上の温度で融着接合する。
場合は電極部材と町撓竹庚素材シートとを切除してセパ
レーターの端部シール部材との接合面を露、出させ、セ
パレーターの※ぶ部シール部材接合面とこれに接合させ
る端部シール部材の面との間にフッ素樹脂のシートを挟
持させ、1に(N/ci以上の圧力で該樹脂の(融点−
50℃)以上の温度で融着接合する。
本発明の電極構造を1qるために、例えば電極部材に溝
部を切削加工した1すに形成された突起部上面に炭素材
シートを接合する等、種々の変法を取り(ワるが、前記
したように未切削電極部材に可撓性炭素材シートを接合
した後に切削加工を行なうのが最も実際的である。
部を切削加工した1すに形成された突起部上面に炭素材
シートを接合する等、種々の変法を取り(ワるが、前記
したように未切削電極部材に可撓性炭素材シートを接合
した後に切削加工を行なうのが最も実際的である。
[発明の効果]
以上のようにして得られる本発明の端部シール部付燃料
電池用複合電極基板は端部シール部が一体的に接合形成
されているため、通常の燃F31′ri池で必要とされ
る反応ガスの電池側面への漏出を防ぐための周辺シール
部材を設けることはもちろん必要ないばかりでなく次の
ような効果を奏する。
電池用複合電極基板は端部シール部が一体的に接合形成
されているため、通常の燃F31′ri池で必要とされ
る反応ガスの電池側面への漏出を防ぐための周辺シール
部材を設けることはもちろん必要ないばかりでなく次の
ような効果を奏する。
すなわち、電極部とセパレーターが可撓性炭素材シート
で、また端部シール部とセパレーターがフッ素樹脂で接
合一体化されているため耐リン酸性に優れ、リン酸型燃
料電池用電極基板として特に有用である。また薄片状の
電極基板の周囲に端部シール部がセパレーターを挟んで
両側に交錯して均等に配置接合されているためこれによ
る補強効果があり、その結果燃料電池製造時などのハン
ドリング性に優れている。
で、また端部シール部とセパレーターがフッ素樹脂で接
合一体化されているため耐リン酸性に優れ、リン酸型燃
料電池用電極基板として特に有用である。また薄片状の
電極基板の周囲に端部シール部がセパレーターを挟んで
両側に交錯して均等に配置接合されているためこれによ
る補強効果があり、その結果燃料電池製造時などのハン
ドリング性に優れている。
また、電極部とセパレーターの接合面の間に緩衝材とし
て介在させられている可撓性炭素材シートは接合面一の
み配置されているので、該炭素材シートの厚みも電極部
の突起部の有効な高さとして利用でき゛る。即ちセパレ
ーターと電極部間全面に炭素材シートを配置した電極基
板と比較して、同一の反応ガス孔道断面積を確保しなが
ら、厚さ3.8〜4−1の電極基板1枚当りその厚さを
0.3〜0.5調、即ち約 7〜13%減じることがで
きる。
て介在させられている可撓性炭素材シートは接合面一の
み配置されているので、該炭素材シートの厚みも電極部
の突起部の有効な高さとして利用でき゛る。即ちセパレ
ーターと電極部間全面に炭素材シートを配置した電極基
板と比較して、同一の反応ガス孔道断面積を確保しなが
ら、厚さ3.8〜4−1の電極基板1枚当りその厚さを
0.3〜0.5調、即ち約 7〜13%減じることがで
きる。
[実施例]
以下、本発明を実施例により詳述するが、本発明は以下
の実施例に限定されるものではない。
の実施例に限定されるものではない。
実施例 1
■ 電椿部材
予め800℃以上で焼成された多孔性炭素質平板材料(
呉羽化学工業(株)製、商品名K E S −400,
650mm (タテ) x690mm (3コ) x
1.47mm (厚))を2枚使用した。
呉羽化学工業(株)製、商品名K E S −400,
650mm (タテ) x690mm (3コ) x
1.47mm (厚))を2枚使用した。
■ セパレーター材
昭和電工(株)製緻密炭素板(SG−2゜厚0.6mm
)をタテ、ヨコそれぞれ690 mmに裁断してセパレ
ーター材とした。
)をタテ、ヨコそれぞれ690 mmに裁断してセパレ
ーター材とした。
■ 端部シール部材
東海カーボン(株)製(嵩密度1.850/CC1厚1
.5m)の緻密炭素板をタデt390gxヨコ20#<
4個)に裁断したものを4個作り、端部シール部材とし
た。
.5m)の緻密炭素板をタデt390gxヨコ20#<
4個)に裁断したものを4個作り、端部シール部材とし
た。
■ フッ素樹脂
、■
テフロン シート(厚さ0.05#、ニチアス(株)製
)を端部シール部材のタテ、ヨコの寸法に合わせて裁断
したものを4枚作って使用・した。
)を端部シール部材のタテ、ヨコの寸法に合わせて裁断
したものを4枚作って使用・した。
■ 可撓性炭素材シート
グラフオイル (UCC製、嵩密度
1、10g/cc、厚さ0.13問)を接合面寸法に合
わせて適当に裁断したものを2枚使用した。
わせて適当に裁断したものを2枚使用した。
上記2枚のff144部材の各々の片面とグラフオイル
の片面にフ゛エノール樹脂系接着剤を塗布した後、乾燥
した′。そのl 140”C11C11O/ci 、
II h 保15 時間20′分の条件でそれぞれを接
合した。
の片面にフ゛エノール樹脂系接着剤を塗布した後、乾燥
した′。そのl 140”C11C11O/ci 、
II h 保15 時間20′分の条件でそれぞれを接
合した。
次いで接合された2組の8電(唄部材のグラフオイル貼
付面に[1] 2m、高さ1mInの長方形断面の複数
の平行な溝を4閤間隔でダイヤモンドブレードにより切
削加工した。
付面に[1] 2m、高さ1mInの長方形断面の複数
の平行な溝を4閤間隔でダイヤモンドブレードにより切
削加工した。
その後上記加工物の残存グラフオイル面に」−配接着剤
を塗布し乾燥した。同様にセパレーター面に上記接着剤
を塗布して乾燥した。その後2組の電極部材のそれぞれ
の残存グラフオイル面を、それぞれの電極部材の複数の
平行な満が直交して相対するようにセパレーターの両面
に、140℃、10にO’7cm+圧力保持時間20分
の条件で接合し、さらに2,000℃で焼成した。
を塗布し乾燥した。同様にセパレーター面に上記接着剤
を塗布して乾燥した。その後2組の電極部材のそれぞれ
の残存グラフオイル面を、それぞれの電極部材の複数の
平行な満が直交して相対するようにセパレーターの両面
に、140℃、10にO’7cm+圧力保持時間20分
の条件で接合し、さらに2,000℃で焼成した。
焼成後、電極部の端部材を接合する部分を切除してセパ
レーターの端部シール部材接合面を露出し、端部シール
部材とセパレーター材の接合面にテフロンシートを挟持
した。その後350℃、 20Ki;1f / cm
*圧力保持時間20分で融着接合した。
レーターの端部シール部材接合面を露出し、端部シール
部材とセパレーター材の接合面にテフロンシートを挟持
した。その後350℃、 20Ki;1f / cm
*圧力保持時間20分で融着接合した。
上記により厚さ3.8mmの燃料電池用複合電極基板が
得られた。
得られた。
溶融圧着面の剥離強度を測定するため、試験片をエポキ
シ系接着剤でm11定治具に接着し引張試験を行った。
シ系接着剤でm11定治具に接着し引張試験を行った。
テフロンシートの接合部−C剥離せずエポキシ系接着剤
のところで剥離したことから、剥離強度は90KOf
/ cti以1と推定された。本測定より、得られた複
合電極基板は燃料電池用電極基板としての実用に十分耐
え得るものであるといえる。
のところで剥離したことから、剥離強度は90KOf
/ cti以1と推定された。本測定より、得られた複
合電極基板は燃料電池用電極基板としての実用に十分耐
え得るものであるといえる。
実施例 2
実施例1の複合電極基板用原料各部材のうち、可撓性炭
素材シートのみをグラフオイル の代りに次のようにし
て得られた炭素材シートを使用した。
素材シートのみをグラフオイル の代りに次のようにし
て得られた炭素材シートを使用した。
炭素域N(県別化学工業〈株)製、商品名C206S
、 6#lI長、14〜IJa+径1等方性ピッチー
糸を2000℃で焼成したもの> 7ffifit部
とポリビニルアルコール繊H(クラしく株)製、3 r
nm長、商品名:クラレビニロンVBP 105−2)
1重量部とを水中に分散して通常の抄紙機で抄造、
乾燥した炭素紙に20%フェノール樹脂溶液(メタノー
ル溶媒)を含浸した後、溶媒を乾燥除去し、金型内で1
30℃10に9f/ctiで20分間加熱成形した後、
2000℃で焼成して厚み0.3Mの薄板を得た。この
炭素材シートは嵩密度が0.4 g/CC、曲率半径が
5.3麿、圧縮歪率が8X 10−”cti / K9
fであった。この炭素材シートを実施例1と同様、電
極部材との接合面寸法に合わせて適当に裁断したものを
2枚用意した。
、 6#lI長、14〜IJa+径1等方性ピッチー
糸を2000℃で焼成したもの> 7ffifit部
とポリビニルアルコール繊H(クラしく株)製、3 r
nm長、商品名:クラレビニロンVBP 105−2)
1重量部とを水中に分散して通常の抄紙機で抄造、
乾燥した炭素紙に20%フェノール樹脂溶液(メタノー
ル溶媒)を含浸した後、溶媒を乾燥除去し、金型内で1
30℃10に9f/ctiで20分間加熱成形した後、
2000℃で焼成して厚み0.3Mの薄板を得た。この
炭素材シートは嵩密度が0.4 g/CC、曲率半径が
5.3麿、圧縮歪率が8X 10−”cti / K9
fであった。この炭素材シートを実施例1と同様、電
極部材との接合面寸法に合わせて適当に裁断したものを
2枚用意した。
この可撓性炭素材シートを実施例1のグラフオイルの代
りに使用して電極部材と 130℃、10に9f/cM
、20分の条件で接合した。
りに使用して電極部材と 130℃、10に9f/cM
、20分の条件で接合した。
次いで実施例1と同様、各電極部材の可撓性可撓性主燃
料電池電極基板を19だ。
料電池電極基板を19だ。
但し、セパレーターと電極部材との接合条件は130℃
、 10Kgf/ci、圧力保持時間120分とした。
、 10Kgf/ci、圧力保持時間120分とした。
得られた複合電極基板は実施例1と同様、剥ガ1強度が
強く、実用化可能なものである。
強く、実用化可能なものである。
添付の図は本発明の電極基板の斜視図である。
1・・・・・・セパレーター、2・・・・・・電極部、
3・・・・・・端部シール部、4・・・・・・可撓性炭
素材シート、5・・・・・・フッ素樹脂、6・・・・・
・反応ガス孔道、。
3・・・・・・端部シール部、4・・・・・・可撓性炭
素材シート、5・・・・・・フッ素樹脂、6・・・・・
・反応ガス孔道、。
Claims (18)
- (1)セパレーター、セパレーターと接合されて反応ガ
ス孔道を形成する複数の溝部を備えた多孔性炭素質電極
部及び端部シール部から成り、前記電極部を反応ガス孔
道が直交して相対するようにセパレーターの両面に接合
して形成した燃料電池用電極基板であって、前記電極部
の溝部を形成する突起部とセパレーターの接合面は可撓
性炭素材シートを介して接合されていること、及び前記
電極部の前記反応ガス孔道に平行な周縁部に隣接して1
対の端部シール部がフッ素樹脂層を介して該セパレータ
ーの伸延部分に接合されていることを特徴とする燃料電
池用複合電極基板。 - (2)多孔性炭素質電極部が、1,000℃以上で焼成
されたとき、0.3〜0.9g/ccの嵩密度、200
ml/cm^2・hr・mmAq以上のガス透過率、お
よび200mΩ・cm以下の電気抵抗を有することを特
徴とする特許請求の範囲第1項に記載の燃料電池用複合
電極基板。 - (3)セパレーターが1.4g/cc以上の嵩密度、1
0^−^6/cm^2・hr・mmAq以下のガス透過
率、10mΩ・cm以下の電気抵抗、および2mm以下
の厚さを有する緻密炭素材であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項または第2項に記載の燃料電池用複合
電極基板。 - (4)端部シール部が1.4g/cc以上の嵩密度およ
び10^−^4ml/cm^2・hr・mmAq以下の
ガス透過率を有する緻密炭素材であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の燃料
電池用複合電極基板。 - (5)可撓性炭素材シートが、平均長さ1mm以上の炭
素繊維と結合材とからなる複合材料を炭化したものであ
って、結合材由来の炭素塊が炭素繊維マトリックス中に
分散して複数本の炭素繊維を拘束しており、かつ前記炭
素塊と炭素繊維とが摺動自在に結合している、厚さが1
mm以下で嵩密度が0.2〜1.3g/cm^3、圧縮
歪率が2.0×10^−^1cm^2/kgf以下であ
り、曲率半径が10mmまで曲げても折れないような可
撓性を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項〜
第4項のいずれかに記載の燃料電池用複合電極基板。 - (6)可撓性炭素材シートが粒径5mm以下の黒鉛粒子
を酸処理し更に加熱して得た膨張黒鉛粒子を圧縮して製
造されたものであつて、厚さが1mm以下で、嵩密度が
1.0〜1.5g/cc、圧縮歪率が0.35×10^
−^2cm^2/Kgf以下であり、曲率半径が20m
mまで曲げても折れないような可撓性を有することを特
徴とする特許請求の範囲第1項〜第4項のいずれかに記
載の燃料電池用複合電極基板。 - (7)フッ素樹脂が200℃以上の融点を有することを
特徴とする特許請求の範囲第1項〜第6項のいずれかに
記載の燃料電池用複合電極基板。 - (8)溝部未加工の所定寸法の平板状多孔性炭素質電極
部材の片面に可撓性炭素材シートを接着剤により接合し
、接合面側に反応ガス孔道を形成する所望寸法の溝部を
切削加工した後、切削加工面上に残存する可撓性炭素材
シート面とセパレーターをつき合わせて接着し、さらに
約800℃以上で焼成した後、前記反応ガス流路に平行
な1対の電極部材周縁端部に隣接して該電極部周縁より
外方に伸延しているセパレーター材の伸延部分にフッ素
樹脂のシートを介してガス不透過性の緻密炭素材からな
る端部シール部材を接合することからなる、特許請求の
範囲第1項に記載の燃料電池用複合電極基板の製造方法
。 - (9)多孔性炭素質電極部材を、 [1]短炭素繊維、バインダーおよび有機粒状物質の混
合物を一体的に加熱加圧成形した成形部材、 [2]前記[1]の成形部材を焼成した焼成部材、から
選択することを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載
の方法。 - (10)セパレーター材が、2,000℃で焼成したと
きの焼成収縮率が0.2%以下の緻密炭素板であること
を特徴とする特許請求の範囲第8項または第9項に記載
の方法。 - (11)可撓性炭素材シートが、平均長さ1mm以上の
炭素繊維と結合材とからなる複合材料を炭化したもので
あつて、結合材由来の炭素塊が炭素繊維マトリックス中
に分散して複数本の炭素繊維を拘束しており、かつ前記
炭素塊と炭素繊維とが摺動自在に結合している、厚さが
1mm以下で嵩密度が0.2〜1.3g/cm^3、圧
縮歪率が20×10^−^1cm^2/Kgf以下であ
り、曲率半径が10mmまで曲げても折れないような可
撓性を有することを特徴とする特許請求の範囲第8項〜
第10項のいずれかに記載の方法。 - (12)可撓性炭素材シートが平均長さ1mm以上の炭
素繊維と炭化率が10%以上の結合材から成る複合材料
を加熱加圧成形し、850℃以上で焼成して得られた炭
素材シートであることを特徴とする特許請求の範囲第1
1項記載の方法。 - (13)可撓性炭素材シートが粒径5mm以下の黒鉛粒
子を酸処理し更に加熱して得た膨張黒鉛粒子を圧縮して
製造したものであって、厚さが1mm以下で、嵩密度が
1.0〜1.5g/cc、圧縮歪率が0.35×10^
−^2cm^2/Kgf以下であり、曲率半径が20m
mまで曲げても折れないような可撓性を有することを特
徴とする特許請求の範囲第8項〜第10項のいずれかに
記載の方法。 - (14)接着剤が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂及び
フラン樹脂から選択された熱硬化性樹脂であることを特
徴とする特許請求の範囲第8項〜第13項のいずれかに
記載の方法。 - (15)電極部材とセパレーター材の接合条件が、温度
100〜180℃、プレス圧力1〜50Kgf/cm^
2、プレス時間1〜120分の範囲であることを特徴と
する特許請求の範囲第8項〜第14項のいずれかに記載
の方法。 - (16)端部シール部が1.4g/cc以上の嵩密度お
よびび10^−^4ml/cm^2・hr・mmAq以
下のガス透過率を有する緻密炭素材であることを特徴と
する特許請求の範囲第8項〜第15項のいずれかに記載
の方法。 - (17)フッ素樹脂が200℃以上の融点を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第8項〜第16項のいずれ
かに記載の方法。 - (18)端部シール部材の接合条件が、圧力1Kgf/
cm^2以上で前記フッ素樹脂の(融点−50℃)以上
の温度であることを特徴とする特許請求の範囲第8項〜
第17項のいずれかに記載の方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61169525A JPH0622140B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 燃料電池用複合電極基板及びその製造方法 |
US06/907,977 US4818640A (en) | 1985-09-25 | 1986-09-16 | Carbonaceous composite product produced by joining carbonaceous materials together by tetrafluoroethylene resin, and process for producing the same |
DE19863632651 DE3632651A1 (de) | 1985-09-25 | 1986-09-23 | Zusammengesetztes kohlenstoffprodukt, das durch verbinden kohlenstoffhaltiger materialien mittels tetrafluorethylenharz hergestellt ist, sowie verfahren zu dessen herstellung |
FR8613424A FR2587696B1 (fr) | 1985-09-25 | 1986-09-25 | Produit composite carbone produit par la jonction de matieres carbonees avec une resine tetrafluoroethylene, et procede pour produire celui-ci |
GB8623043A GB2181422B (en) | 1985-09-25 | 1986-09-25 | Carbonaceous composite product and process for producing it |
CA000537161A CA1314927C (en) | 1986-07-18 | 1987-05-14 | Composite substrate for fuel cell and process for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61169525A JPH0622140B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 燃料電池用複合電極基板及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6326958A true JPS6326958A (ja) | 1988-02-04 |
JPH0622140B2 JPH0622140B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=15888117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61169525A Expired - Lifetime JPH0622140B2 (ja) | 1985-09-25 | 1986-07-18 | 燃料電池用複合電極基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0622140B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2602915A1 (fr) * | 1986-08-14 | 1988-02-19 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Substrat composite pour piles a combustible et son procede de fabrication |
KR100379244B1 (ko) * | 2000-09-06 | 2003-04-08 | 광주과학기술원 | 완충층을 이용한 박막전지용 양극의 제조방법 |
JP2006190518A (ja) * | 2005-01-04 | 2006-07-20 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 固体高分子型燃料電池用電極基材およびその製造方法 |
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JPS6298570A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 端部シ−ル部付燃料電池用電極基板及びその製造方法 |
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1986
- 1986-07-18 JP JP61169525A patent/JPH0622140B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH0622140B2 (ja) | 1994-03-23 |
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