RU2007106040A - Способ получения монолитных пористых углеродных дисков из ароматического органического предшественника - Google Patents

Способ получения монолитных пористых углеродных дисков из ароматического органического предшественника Download PDF

Info

Publication number
RU2007106040A
RU2007106040A RU2007106040/15A RU2007106040A RU2007106040A RU 2007106040 A RU2007106040 A RU 2007106040A RU 2007106040/15 A RU2007106040/15 A RU 2007106040/15A RU 2007106040 A RU2007106040 A RU 2007106040A RU 2007106040 A RU2007106040 A RU 2007106040A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
precursor
carbon
powder
polyimide
disk
Prior art date
Application number
RU2007106040/15A
Other languages
English (en)
Inventor
Джинг ВАНГ (US)
Джинг ВАНГ
Original Assignee
Джинг ВАНГ (US)
Джинг ВАНГ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Джинг ВАНГ (US), Джинг ВАНГ filed Critical Джинг ВАНГ (US)
Publication of RU2007106040A publication Critical patent/RU2007106040A/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/524—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from polymer precursors, e.g. glass-like carbon material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • 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
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • 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
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • 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
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • 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
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/626—Metals
    • 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
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8875—Methods for shaping the electrode into free-standing bodies, like sheets, films or grids, e.g. moulding, hot-pressing, casting without support, extrusion without support
    • 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
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
    • 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
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9075—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers
    • H01M4/9083—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
    • 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
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
    • H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
    • 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
    • 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
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0234—Carbonaceous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3256—Molybdenum oxides, molybdates or oxide forming salts thereof, e.g. cadmium molybdate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/404—Refractory metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • 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
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • 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
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • 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
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/21—Circular sheet or circular blank

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Claims (32)

1. Способ получения дисков из монолитного пористого углерода в качестве электродных материалов из предшественников, включающих полиимид или полибензимидазол или оба эти вещества, в форме порошка, включающий следующие стадии:
получение порошка предшественника, включающего полиимид или полибензимидазол или оба эти вещества, посредством реакции мономеров, которые в ходе этой реакции образуют порошок полиимида или полибензимидазола;
уплотнение порошка предшественника в монолит под давлением; и
проведение пиролиза монолита в атмосфере инертного газа или диоксида углерода для получения диска из монолитного пористого углерода.
2. Способ по п.1, в котором к предшественнику добавляют соединение металла в ходе любой из стадий, применяемых для получения порошка предшественника или монолитных дисков.
3. Способ по п.1, в котором предшественник получают в виде осажденного порошка в присутствии растворителя.
4. Способ по п.1, в котором порошки предшественников, применяемые для уплотнения в диск, имеют средний размер частиц в диапазоне от 1 до 200 мкм.
5. Способ по п.1, в котором порошок предшественника перед уплотнением в диск подвергают отжигу при температуре в диапазоне от 150 до 500°С.
6. Способ по п.1, в котором порошки полимеров уплотняют под давлением в диапазоне от 20,6 до 89,3 МПа (от 3000 до 13000 фунтов на кв. дюйм).
7. Способ по п.1, в котором диск из монолитного углерода имеет плотность в диапазоне от 0,4 до 1,2 г/см3 и площадь поверхности 300 м2/г или более.
8. Способ по п.2, в котором соединение металла содержит металлы, выбранные из группы, состоящей из Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, Mn, Fe, Ru, Co, Ni, Pd, Cu, Ag, Zn, Pb, Hf, W, Ba, Al, Pt, Si, P, Rh, Sb, Sn, Bi, Li и их сочетаний.
9. Способ по п.2, в котором добавление соединения металла или соединений металлов к полимеру-предшественнику проводят так, чтобы получить истинный молекулярный раствор соединения металла с реакционной системой предшественника.
10. Способ по п.2, в котором добавление соединения или соединений металлов к полимеру-предшественнику проводят путем добавления раствора соединения металла к высушенному полимеру-предшественнику в форме порошка или в виде уплотненного диска, с последующим удалением растворителя из полимера-предшественника.
11. Способ по п.2, в котором массовый процент металла в углероде находится в диапазоне от 0,01 до 20%.
12. Способ по п.1, в котором для формирования полиимидного сегмента предшественника используют ароматический диаминовый мономер, выбранный из 1,4-фенилендиамина, м-фенилендиамина, 4,4′-диаминобифенила, 4,4′-диаминодифенилметана, 3,3′-диаминодифенилметана, 4,4′-диаминобензофенона, 3,3′-диаминобензофенона, 4,4′-диаминодифенилового эфира, бензидина, 2,6-диаминонафталина, 2,6-диаминопиридина и их производных или сочетаний.
13. Способ по п.1, в котором для формирования полиимидного сегмента предшественника используют мономерный ароматический диангидрид, выбранный из пиромеллитового диангидрида, диангидрида 3,3′,4,4′-бифенилтетракарбоновой кислоты, диангидрида 3,3′,4,4′-бензофенонтетракарбоновой кислоты, диангидрида 2,3,6,7-нафталинтетракарбоновой кислоты, диангидрида 1,4,5,8-нафталинтетракарбоновой кислоты, 2,2-бис(3,4-дикарбоксифенил)пропанового диангидрида и их сочетаний.
14. Способ по п.1, в котором для получения полиимидного сегмента предшественника используют мономер, представляющий собой ароматические тетракарбоновые кислоты в форме кислот или их сложных эфиров, выбранный из группы, состоящей из пиромеллитовых тетракарбоновых кислот, 3,3′,4,4′-бифенилтетракарбоновых кислот, 3,3′,4,4′-бензофенонтетракарбоновых кислот, 2,3,6,7-нафталинтетракарбоновых кислот, 1,4,5,8-нафталинтетракарбоновых кислот и их сочетаний, включая алкиловые или фениловые сложные эфиры, с алкильной группой, содержащей от 1 до 5 атомов.
15. Способ по п.1, в котором для формирования полиимидного сегмента предшественника используют полиаминовое соединение с числом аминогрупп более 2, выбранное из 3,3′,4,4′-бифенилтетрамина (ТАБ), 1,2,4,5-бензолтетрамина, 3,3′,4,4′-тетраминодифенилового эфира, 3,3′,4,4′-тетраминодифенилметана, 3,3′,4′4′-тетраминобензофенона, 3,3′,4-триаминодифенила, 3,3′,4-триаминодифенилметана, 3,3′,4-триаминобензофенона, 1,2,4-триаминобензола, их моно-, ди-, три-, или тетразамещенных солей с кислотами, таких как тетрагидрохлорид 3,3′,4,4′-бифенилтетрамина, тетрагидрохлорид 1,2,4,5-бензолтетрамина, тетрагидрохлорид 3,3′,4,4′-тетраминодифенилового эфира, тетрагидрохлорид 3,3′,4,4′-тетраминодифенилметана, тетрагидрохлорид 3,3′,4,4′-тетраминобензофенона, тригидрохлорид 3,3′,4-триаминодифенила, тригидрохлорид 3,3′,4-триаминодифенилметана, тригидрохлорид 3,3′,4-триаминобензофенона, тригидрохлорид 1,2,4-триаминобензола, меламина, 2,4,6-триаминопиримидина (ТАП) или полиаминового олигомера, имеющего формулу:
Figure 00000001
1≤n
16. Способ по п.1, в котором для формирования полиимидного сегмента предшественника используют ароматический изоцианатный мономер, выбранный из 1,3-фенилендиизоцианата, 1,4-фенилендиизоцианата и 4,4′-дифенилметандиизоцианата.
17. Способ по п.1, в котором для формирования полибензимидазольного сегмента предшественника используют мономер, представляющий собой ароматические дикарбоновые кислоты в форме кислот или их сложных эфиров, выбранных из кислот, таких как изофталевая кислота, фталевая кислота, терефталевая кислота, 1,4-нафталиндикарбоновая кислота, или 2,6-нафталиндикарбоновая кислота, и их эфиров.
18. Способ по п.1, в котором для формирования полибензимидазольного сегмента предшественника используют мономер, представляющий собой ароматический диальдегид, выбранный из изофталевого альдегида, терефталевого альдегида, двухосновного фталевого альдегида и 2,6-нафталиндикарбонового альдегида, а также их сочетаний.
19. Способ по п.1, в котором для формирования полибензимидазольного сегмента предшественника используют ароматический тетраминовый мономер, выбранный из 3,3′,4,4′-тетраминобифенила (3,3′-диаминобензидина), 1,2,4,5-тетраминобензола, 1,2,5,6-тетраминонафталина, 2,3,6,7-тетраминонафталина, 3,3′,4,4′-тетраминодифенилметана, 3,3′,4,4′-тетраминодифенилэтана, 3,3′,4,4′-тетраминодифенил-2,2-пропана, а также их сочетаний.
20. Способ по п.3, в котором органический растворитель выбирают из N-метил-2-пирролидинона (ММП), N,N-диметилацетамида (ДМАА), N,N-диметилформамида (ДМФА), диоксана, диметилсульфоксида (ДМСО), хлорбензола, ацетона, метанола, тетрагидрофурана (ТГФ), толуола, бензола, этанола, 2-пропанола и их смесей.
21. Способ по п.1, в котором указанные полиимид и полибензимидазол имеют структуры с формулами:
Figure 00000002
где А1 и А4 представляют собой бифункциональный фенил, бифункциональный бифенил, возможно замещенный арил, возможно замещенный алкилен, возможно замещенный гетероарил или их комбинацию;
где А2 и А5 представляют собой тетрафункциональный фенил, бифенил, возможно замещенную тетрафункциональную арильную группу или возможно замещенную бифункциональную гетероарильную группу;
где A3 представляет собой мультифункциональный фенил с числом функциональных групп, равным или превышающим 2, мультифункциональный бифенил с числом функциональных групп, равным или превышающим 2, возможно замещенный мультифункциональный арил с числом функциональных групп, равным или превышающим 2, возможно замещенный мультифункциональный алкилен с числом функциональных групп, равным или превышающим 2, возможно замещенный мультифункциональный гетероарил с числом функциональных групп, равным или превышающим 2, или их комбинацию;
n1, n2 и n3 равны или превышают 1; и (y+2) больше или равно 2.
22. Способ по п.1, где способ дополнительно включает введение армирующих материалов или других добавок в твердом виде вместе с порошками предшественников в процессе уплотнения для получения из них композитов для диска из пористого монолитного углерода.
23. Способ по п.22, в котором армирующие материалы и другие добавки включают армирующую волокнистую основу в виде нетканого или тканого материала, состоящего из одного или более одного вида органических полимерных волокон или неорганических полимерных волокон или металлических волокон, диоксида кремния, углеродной ткани, углеродной бумаги, углеродных нанотрубок, металлических волокон или частиц, полимерных шариков микронного размера, микрокристаллических неорганических и органических соединений, порошка диоксида кремния, неорганических наполнителей, жидких полимерных смол, или частиц.
24. Способ по п.1, где способ дополнительно включает добавление углерода к порошкам предшественника для образования монолитного пористого диска из углерод-углеродного композита.
25. Способ по п.24, в котором содержание углерод-углеродного композита перед пиролизом находится в диапазоне от 5 до 90%.
26. Способ по п.25, в котором углерод представляет собой порошок активированного углерода и волокна активированного углерода.
27. Диск из монолитного пористого углерода, изготовленный способом по п.1.
28. Монолитный пористый углерод-углеродный композит, изготовленный способом по п.24.
29. Электрохимическое устройство, включающее по меньшей мере одну ячейку, причем указанная ячейка содержит:
два электропроводящих электрода; и
пористый непроводящий сепаратор, расположенный между двумя электродами, причем электролит заполняет поры указанных электродов и сепаратора,
в котором по меньшей мере один из указанных электродов содержит монолитный пористый углерод или пористый углеродный композит по п.1.
30. Устройство по п.29, в котором ячейка включает конденсаторы, суперконденсаторы, гибридные электрохимические-электролитические конденсаторы, гибридные системы аккумулятор/суперконденсатор, литиевые аккумуляторы, топливные элементы и другие типы источников тока.
31. Электрохимическое устройство, включающее по меньшей мере одну ячейку, причем указанная ячейка содержит:
два проводящих электрода; и
пористый непроводящий сепаратор, расположенный между двумя электродами, при этом электролит заполняет поры указанных электродов и сепаратора;
в котором по меньшей мере один из указанных электродов содержит монолитный пористый углерод или пористый углеродный композит по п.24.
32. Устройство по п.31, в котором ячейка включает конденсаторы суперконденсаторы, гибридные электрохимические-электролитические конденсаторы, гибридные конденсаторы, гибридные системы аккумулятор/суперконденсатор, литиевые аккумуляторы, топливные элементы и другие типы источников тока.
RU2007106040/15A 2004-08-16 2005-08-12 Способ получения монолитных пористых углеродных дисков из ароматического органического предшественника RU2007106040A (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/919,450 US7704422B2 (en) 2004-08-16 2004-08-16 Process for producing monolithic porous carbon disks from aromatic organic precursors
US10/919,450 2004-08-16
US11/202,989 US7919024B2 (en) 2004-08-16 2005-08-11 Processes for producing monolithic porous carbon disks from aromatic organic precursors
US11/202,989 2005-08-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2007106040A true RU2007106040A (ru) 2008-09-27

Family

ID=35799241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007106040/15A RU2007106040A (ru) 2004-08-16 2005-08-12 Способ получения монолитных пористых углеродных дисков из ароматического органического предшественника

Country Status (3)

Country Link
US (4) US7704422B2 (ru)
CN (1) CN101006007B (ru)
RU (1) RU2007106040A (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2577862C2 (ru) * 2010-11-04 2016-03-20 Басф Се Способ получения аэрогелей или ксерогелей
RU2591977C2 (ru) * 2010-11-23 2016-07-20 Хатчинсон Новый монолитный пористый углеродный материал, модифицированный серой, способ его получения и его применение для аккумулирования и рекуперации энергии
RU2674201C1 (ru) * 2017-10-19 2018-12-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской академии наук (ИППУ СО РАН) Способ получения ячеистого пеноуглерода

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040034177A1 (en) * 2002-05-02 2004-02-19 Jian Chen Polymer and method for using the polymer for solubilizing nanotubes
WO2004106420A2 (en) * 2003-05-22 2004-12-09 Zyvex Corporation Nanocomposites and method for production
CN1954028A (zh) * 2004-04-13 2007-04-25 塞威公司 模块式聚（亚苯基亚乙炔基）的合成方法以及微调它们的电子性能以实现纳米材料的官能化
US8414805B2 (en) * 2004-08-16 2013-04-09 Electromaterials, Inc. Porous carbon foam composites, applications, and processes of making
US7296576B2 (en) * 2004-08-18 2007-11-20 Zyvex Performance Materials, Llc Polymers for enhanced solubility of nanomaterials, compositions and methods therefor
US7749597B2 (en) * 2004-09-06 2010-07-06 Mitsubishi Corporation Carbon fiber Ti-Al composite material and process for producing the same
KR100644856B1 (ko) * 2005-03-17 2006-11-24 한국과학기술연구원 연료전지 멤브레인 및 그 제조 방법
US7754108B2 (en) * 2005-06-08 2010-07-13 UBE Industires, Ltd. Polyimide powder for antistatic polyimide molded product and polyimide molded product thereby
KR100829552B1 (ko) * 2006-11-22 2008-05-14 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 전극 첨가제, 이를 포함한 연료전지용 전극, 그제조방법 및 이를이용한 연료전지
TWI415792B (zh) * 2009-03-27 2013-11-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 碳複合材料之製備方法
JP2011057474A (ja) * 2009-09-07 2011-03-24 Univ Of Tokyo 半導体基板、半導体基板の製造方法、半導体成長用基板、半導体成長用基板の製造方法、半導体素子、発光素子、表示パネル、電子素子、太陽電池素子及び電子機器
US9309369B1 (en) * 2009-09-30 2016-04-12 The United States Of America, As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Polyimide aerogels with three-dimensional cross-linked structure
WO2011084789A2 (en) * 2009-12-21 2011-07-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Integrated processes for the preparation of polybenzimidazole precursors
KR20140031838A (ko) * 2010-11-26 2014-03-13 바스프 에스이 질소 함유 다공성 탄소질 물질의 제조 방법
US8987357B2 (en) 2011-05-27 2015-03-24 Basf Se Thermoplastic molding composition
EP2527402A1 (de) 2011-05-27 2012-11-28 Basf Se Thermoplastische Formmasse
FR2977364B1 (fr) * 2011-07-01 2015-02-06 Hutchinson Collecteur de courant et procede de fabrication correspondant
US8791227B1 (en) * 2012-04-20 2014-07-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Crosslinked aromatic polyimides and methods of making the same
US8962890B1 (en) 2012-04-20 2015-02-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Multifunctional crosslinkers for shape-memory polyimides, polyamides and poly(amide-imides) and methods of making the same
JP5958132B2 (ja) * 2012-07-18 2016-07-27 Dic株式会社 炭素と金属スズ及び／又は酸化スズ複合ナノシートの製造方法
US9085661B1 (en) 2012-10-26 2015-07-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Photomechanically active copolyimides derived from an azobenzenediamine, a rigid dianhydride, and a flexible dianhydride
US20140120339A1 (en) 2012-10-31 2014-05-01 Cabot Corporation Porous carbon monoliths templated by pickering emulsions
CN103289091A (zh) * 2013-05-20 2013-09-11 西北工业大学 一种支化度可调的超支化聚酰亚胺制备方法
CN103466598B (zh) * 2013-09-13 2015-12-23 中盈长江国际新能源投资有限公司 基于生物质基制备含氮有序介孔碳材料的方法
US9434831B2 (en) 2013-11-04 2016-09-06 Aspen Aerogels, Inc. Benzimidazole based aerogel materials
CN111282523B (zh) * 2013-11-04 2022-04-29 斯攀气凝胶公司 苯并咪唑系气凝胶材料
CN103558275A (zh) * 2013-11-19 2014-02-05 安徽理工大学 一种核酸适配体基光电化学检测汞离子的方法
US9139696B1 (en) 2014-03-28 2015-09-22 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Air Force Aromatic diamines containing three ether-linked-benzonitrile moieties, polymers thereof, and methods of making the same
US9644071B1 (en) 2014-09-05 2017-05-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Bis(azobenzene) diamines and photomechanical polymers made therefrom
CN104495791B (zh) * 2015-01-06 2016-08-24 日照格鲁博新材料科技有限公司 一种多孔炭的制备方法
CN104953123A (zh) * 2015-04-23 2015-09-30 中国石油大学(华东) 一种用于锂电池负极的大π体系聚酰亚胺交联聚合物
US10294255B1 (en) 2015-08-07 2019-05-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Multifunctional crosslinking agent, crosslinked polymer, and method of making same
US10239254B1 (en) 2015-08-07 2019-03-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method of fabricating shape memory films
CN106554004B (zh) * 2015-09-23 2018-10-23 国家纳米科学中心 一种基于芳香族化合物单体制备的多孔碳材料及其制备方法和用途
WO2017192728A1 (en) 2016-05-03 2017-11-09 Virginia Commonwealth University Heteroatom -doped porous carbons for clean energy applications and methods for their synthesis
CN106744803B (zh) * 2017-01-23 2019-03-08 深圳大学 一种制备多孔碳的方法与多孔碳
CN107963890B (zh) * 2017-11-30 2020-09-01 武汉理工大学 一种氮化钛多孔导电陶瓷的制备方法
CN109319781B (zh) * 2018-09-12 2020-05-29 浙江工业大学 一种以氰胺废渣为模板制备煤质多级孔活性炭材料的方法
JP2022502535A (ja) * 2018-10-02 2022-01-11 カネカ アメリカズ ホールディング，インコーポレイティド ポリイミド複合材を成形するための新規アミド酸オリゴマーの製造方法
CN110277559B (zh) * 2019-06-17 2022-02-01 南开大学 用于锂离子电池硅基负极的聚亚胺导电粘结剂
US20230027931A1 (en) 2019-12-16 2023-01-26 Basf Se Thermoplastic moulding composition containing polyalkylene terephthalate
US11859278B2 (en) * 2020-03-08 2024-01-02 Applied Materials, Inc. Molecular layer deposition of amorphous carbon films
CN112897504A (zh) * 2021-02-04 2021-06-04 辽宁大学 一种具有片层状形貌的多孔碳材料及其制备方法和应用
CN113066995B (zh) * 2021-03-23 2022-03-08 中国科学院化学研究所 一种pem燃料电池、高韧性多孔碳纸及其制备方法
US11728486B1 (en) 2022-07-27 2023-08-15 Jing Wang Electrode materials prepared by nanoporous carbon composite technology

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61241326A (ja) * 1985-04-18 1986-10-27 Nitto Electric Ind Co Ltd ポリイミド粉末およびその製法
US5231162A (en) 1989-09-21 1993-07-27 Toho Rayon Co. Ltd. Polyamic acid having three-dimensional network molecular structure, polyimide obtained therefrom and process for the preparation thereof
US5360669A (en) * 1990-01-31 1994-11-01 Ketema, Inc. Carbon fibers
US5172307A (en) * 1990-03-23 1992-12-15 Nec Corporation Activated carbon/polyacene composite and process for producing the same
JP2816262B2 (ja) * 1991-07-09 1998-10-27 工業技術院長 炭素微小センサー電極およびその製造方法
JP2993343B2 (ja) * 1993-12-28 1999-12-20 日本電気株式会社 分極性電極およびその製造方法
US5776633A (en) * 1995-06-22 1998-07-07 Johnson Controls Technology Company Carbon/carbon composite materials and use thereof in electrochemical cells
US5754396A (en) * 1996-07-22 1998-05-19 Compaq Computer Corporation Modular desktop computer having enhanced serviceability
US6315971B1 (en) 1997-04-09 2001-11-13 Cabot Corporation Process for producing low density gel compositions
US6025020A (en) 1997-10-08 2000-02-15 Chen; Zheng Preparation of high energy capacity ruthenium oxide
DE69829933T2 (de) * 1997-11-25 2005-09-29 Japan Storage Battery Co. Ltd., Kyoto Elektrode aus Festpolymerelektrolyt-Katalysator Kompositen, Elektrode für Brennstoffzellen und Verfahren zur Herstellung dieser Elektroden
US6350520B1 (en) * 1998-08-26 2002-02-26 Reticle, Inc. Consolidated amorphous carbon materials, their manufacture and use
JP2002083747A (ja) * 2000-09-08 2002-03-22 Honda Motor Co Ltd 電気二重層コンデンサの電極用活性炭
US20040265676A1 (en) * 2001-10-25 2004-12-30 Jun Takagi Polymer electrolyte solution for manufacturing electrode for fuel cell
WO2003076053A2 (en) * 2002-03-08 2003-09-18 Tokyo Gas Co., Ltd. A separation method and separation apparatus of isotopes from gaseous substances
EP1523512B1 (en) * 2002-07-22 2019-12-25 Aspen Aerogels Inc. Polyimide aerogels, carbon aerogels, and metal carbide aerogels and methods of making same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2577862C2 (ru) * 2010-11-04 2016-03-20 Басф Се Способ получения аэрогелей или ксерогелей
RU2591977C2 (ru) * 2010-11-23 2016-07-20 Хатчинсон Новый монолитный пористый углеродный материал, модифицированный серой, способ его получения и его применение для аккумулирования и рекуперации энергии
RU2674201C1 (ru) * 2017-10-19 2018-12-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской академии наук (ИППУ СО РАН) Способ получения ячеистого пеноуглерода

Also Published As

Publication number Publication date
US20090220722A1 (en) 2009-09-03
CN101006007B (zh) 2011-04-06
US7704422B2 (en) 2010-04-27
US20060033225A1 (en) 2006-02-16
US20060033226A1 (en) 2006-02-16
US7919024B2 (en) 2011-04-05
CN101006007A (zh) 2007-07-25
US20090220826A1 (en) 2009-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2007106040A (ru) Способ получения монолитных пористых углеродных дисков из ароматического органического предшественника
US7071287B2 (en) Aerogel metallic compositions
US8414805B2 (en) Porous carbon foam composites, applications, and processes of making
JP2008509876A (ja) 芳香族有機前駆体からのモノリシック多孔性カーボンディスクの製造方法
EP1527493B1 (de) Protonenleitende polymermembran, welche phosphonsäuregruppen enthaltende polymere aufweist, und deren anwendung in brennstoffzellen
US10003096B2 (en) Polymer electrolyte membrane, membrane-electrode assembly comprising the same and fuel cell comprising the same
CN1516717A (zh) 聚唑-基聚合物膜
JP2008535181A (ja) Ｐｅｍ燃料電池のカソード層中の酸素還元反応（ｏｒｒ）を促進するための新規電解質
CN1294181C (zh) 制备聚（2，5－苯并咪唑）的方法
JP2006257234A (ja) 固体酸含有組成物
JP5300061B2 (ja) ナノファイバー、電解質膜、膜電極接合体及び燃料電池
JP2006509867A (ja) 高分子量ポリアゾール
JP3703016B2 (ja) 高分子電解質膜及びその製造方法
WO2018038049A1 (ja) 表面修飾ナノファイバー、電解質膜、電解質膜の製造方法、膜電極接合体及び固体高分子形燃料電池
JP2005213315A (ja) 高分子重合体多孔質膜の製造方法及び高分子重合体多孔質膜
EP4289785A1 (en) Material, method for manufacturing material, and functional material
KR101491993B1 (ko) 연료전지용 강화복합막 및 이를 포함하는 연료전지용 막-전극 어셈블리
JP5071674B2 (ja) 電気二重層キャパシタ用電極、電気二重層キャパシタ
CN115036146A (zh) 一种柔性自支撑的多孔碳纳米纤维膜材料及其制备方法和应用
JP2002367628A (ja) 固体高分子型燃料電池用電極構造体
KR20140085882A (ko) 연료전지용 강화복합막 및 이를 포함하는 연료전지용 막-전극 어셈블리