JPH0220589B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0220589B2 JPH0220589B2 JP61108589A JP10858986A JPH0220589B2 JP H0220589 B2 JPH0220589 B2 JP H0220589B2 JP 61108589 A JP61108589 A JP 61108589A JP 10858986 A JP10858986 A JP 10858986A JP H0220589 B2 JPH0220589 B2 JP H0220589B2
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- Japan
- Prior art keywords
- carbonaceous
- thin plate
- powder
- thermosetting resin
- kneaded
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- Legal status (The legal status 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 status listed.)
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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
-
- 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
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
「産業上の利用分野」
本発明は炭素質薄板の製造方法に関し、特にリ
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。 「従来の技術」 リン酸型燃料電池は、リン酸電解液を保持した
マトリツクスを一対の多孔質電極板の間に狭持
し、その外側にセパレーターを配置し、また燃料
及び酸化剤気体の供給通路である溝を形成して成
る単位セルを多数積層して直列接続することによ
り構成されている。この構成に基づき、例えば一
方の溝に水素などの燃料気体、他方の溝に空気や
酸素ガスなどの酸化剤気体を供給し、これらの気
体がマトリツクスを介して拡散し電極部において
担持された触媒によつて電極反応が生起する。し
たがつて、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の増大化を防止するため
に導電性が高いこと、薄板状であつても積層圧締
に耐え得る大きな機械的強度を有すること及び表
面の平滑性がすぐれていることなどの諸特性を有
することが要求される。 一般に炭素材は耐熱性、耐蝕性、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
おいて広く利用され、燃料電池用のセパレーター
としても有用されている。この炭素質セパレータ
ーの製造法の一つに炭素質フイラーと熱硬化性樹
脂液とを混練し、混練物を成形硬化する方法があ
る。この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気体
不透過性、導電性、強度特性などを付与すること
ができる。この場合に炭素質フイラーの配合比率
を高めると導電性の向上には有利であるが強度特
性が損われ、また熱硬化性樹脂液の割合を大きく
すると強度特性が増大する半面導電性や気体不透
過性が劣化する難点がある。この難点を排除する
ために、炭素繊維を炭素質原料に配合することに
より導電性の低下を招くことなく強度特性の向上
をはかる方法がある。 「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、炭素繊維は極めて高価な素材で
あり、コストが高くなる欠点がある。 本発明はかかる欠点を解消し、導電性ならびに
強度特性のすぐれた炭素質セパレーターを安価に
製造する方法を提案するものである。 「問題点を解決するための手段」 すなわち本発明は、針葉樹系の木材を粉砕して
得られた50メツシユ以下の粉末を、酸化処理して
炭素質フイラー及び熱硬化性樹脂初期縮合物と混
練し、この混練物を薄板状に成形した後硬化、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。 本発明で使用する針葉樹系の木材としては松、
杉などの針葉樹あるいは竹が用いられ、松、杉な
どの場合には特に樹皮部分を用いることが好まし
い。なお、広葉樹系の樹木では本発明の効果を発
揮することができない。これらの木材を乾燥した
後、適宜な粉砕機で50メツシユ以下の粉末に粉砕
する。使用する粉末粒度が50メツシユを越える場
合には、炭素質フイラーの大きさとの関係で均質
な混練物を得ることが難しいためである。この木
材粉末の表面酸化処理は比較的低温の酸化雰囲気
中で行なうことが好ましく、例えば空気中200〜
400℃の温度に加熱処理することにより行なわれ
る。なお、過酸化水素、硝酸などの化学薬品によ
り酸化処理することも可能である。 炭素質フイラーとしては黒鉛粉末やコークス粉
末などの炭素質粉末が用いられ、特に平均粒径が
10μｍ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。 熱硬化性樹脂初期縮合物としては、非酸化性雰
囲気中で焼成炭化処理することによりガラス状炭
素質に転化し、また残炭率の大きい例えばフエノ
ール系やフラン系の樹脂液が用いられる。 これらの原料は炭素質フイラー100重量部に対
して酸化処理した木材粉末１〜50重量部、好まし
くは５〜10重量部の割合で、また熱硬化性樹脂初
期縮合物は50〜150重量部、好ましくは80〜120重
量部の割合で混合した後、ニーダー、スクリユ
ウ、ローラーなど通常使用される適宜な混練機を
用いて均一な混練物に調製される。 その混練物をモールド成形またはロール成形な
どの成形手段を適用して薄板に成形した後、常法
に従つて加熱硬化ならびに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。 「作用」 本発明においては、炭素質フイラーと熱硬化性
樹脂初期縮合物の混練物中に均一に分散している
木材粉末が、非酸化性雰囲気中での焼成炭化処理
時に炭素質化してその複合効果により炭素質薄板
の機械的強度が向上する。さらに木材粉末の表面
が酸化活性化されているので、熱硬化性樹脂との
界面濡れ性が改善されて接着強度の増大化に機能
し、強度特性の向上がはかられる。 「実施例」 松の樹皮部分を乾燥した後粉砕して80メツシユ
以下の粉末にした。この粉末を電気加熱器を用い
て空気と充分に接触し得る状態下に、250℃の温
度で３時間加熱して酸化処理を施した。 炭素質フイラーとしては平均粒径5μｍの人造
黒鉛粉末を使用し、該黒鉛粉末100重量部に対し
て前記木材粉末10重量部とフエノール樹脂初期縮
合物100重量部を加えて混合し、加圧ニーダー中
で0.5Kg／cm2の圧力を付加しながら常温で１時間
混練した。この混練物をモールド成形法により温
度80℃、圧力200Kg／cm2で５分間加圧成形して700
mm角、厚さ２mmの平板成形体を得た。この平板成
形体を180℃で５時間熱硬化処理した後、非酸化
性雰囲気中で３℃／ｈの昇温速度でで1300℃に昇
温し、３時間保持して焼成炭化処理を行なつた。
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。
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。 「従来の技術」 リン酸型燃料電池は、リン酸電解液を保持した
マトリツクスを一対の多孔質電極板の間に狭持
し、その外側にセパレーターを配置し、また燃料
及び酸化剤気体の供給通路である溝を形成して成
る単位セルを多数積層して直列接続することによ
り構成されている。この構成に基づき、例えば一
方の溝に水素などの燃料気体、他方の溝に空気や
酸素ガスなどの酸化剤気体を供給し、これらの気
体がマトリツクスを介して拡散し電極部において
担持された触媒によつて電極反応が生起する。し
たがつて、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の増大化を防止するため
に導電性が高いこと、薄板状であつても積層圧締
に耐え得る大きな機械的強度を有すること及び表
面の平滑性がすぐれていることなどの諸特性を有
することが要求される。 一般に炭素材は耐熱性、耐蝕性、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
おいて広く利用され、燃料電池用のセパレーター
としても有用されている。この炭素質セパレータ
ーの製造法の一つに炭素質フイラーと熱硬化性樹
脂液とを混練し、混練物を成形硬化する方法があ
る。この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気体
不透過性、導電性、強度特性などを付与すること
ができる。この場合に炭素質フイラーの配合比率
を高めると導電性の向上には有利であるが強度特
性が損われ、また熱硬化性樹脂液の割合を大きく
すると強度特性が増大する半面導電性や気体不透
過性が劣化する難点がある。この難点を排除する
ために、炭素繊維を炭素質原料に配合することに
より導電性の低下を招くことなく強度特性の向上
をはかる方法がある。 「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、炭素繊維は極めて高価な素材で
あり、コストが高くなる欠点がある。 本発明はかかる欠点を解消し、導電性ならびに
強度特性のすぐれた炭素質セパレーターを安価に
製造する方法を提案するものである。 「問題点を解決するための手段」 すなわち本発明は、針葉樹系の木材を粉砕して
得られた50メツシユ以下の粉末を、酸化処理して
炭素質フイラー及び熱硬化性樹脂初期縮合物と混
練し、この混練物を薄板状に成形した後硬化、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。 本発明で使用する針葉樹系の木材としては松、
杉などの針葉樹あるいは竹が用いられ、松、杉な
どの場合には特に樹皮部分を用いることが好まし
い。なお、広葉樹系の樹木では本発明の効果を発
揮することができない。これらの木材を乾燥した
後、適宜な粉砕機で50メツシユ以下の粉末に粉砕
する。使用する粉末粒度が50メツシユを越える場
合には、炭素質フイラーの大きさとの関係で均質
な混練物を得ることが難しいためである。この木
材粉末の表面酸化処理は比較的低温の酸化雰囲気
中で行なうことが好ましく、例えば空気中200〜
400℃の温度に加熱処理することにより行なわれ
る。なお、過酸化水素、硝酸などの化学薬品によ
り酸化処理することも可能である。 炭素質フイラーとしては黒鉛粉末やコークス粉
末などの炭素質粉末が用いられ、特に平均粒径が
10μｍ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。 熱硬化性樹脂初期縮合物としては、非酸化性雰
囲気中で焼成炭化処理することによりガラス状炭
素質に転化し、また残炭率の大きい例えばフエノ
ール系やフラン系の樹脂液が用いられる。 これらの原料は炭素質フイラー100重量部に対
して酸化処理した木材粉末１〜50重量部、好まし
くは５〜10重量部の割合で、また熱硬化性樹脂初
期縮合物は50〜150重量部、好ましくは80〜120重
量部の割合で混合した後、ニーダー、スクリユ
ウ、ローラーなど通常使用される適宜な混練機を
用いて均一な混練物に調製される。 その混練物をモールド成形またはロール成形な
どの成形手段を適用して薄板に成形した後、常法
に従つて加熱硬化ならびに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。 「作用」 本発明においては、炭素質フイラーと熱硬化性
樹脂初期縮合物の混練物中に均一に分散している
木材粉末が、非酸化性雰囲気中での焼成炭化処理
時に炭素質化してその複合効果により炭素質薄板
の機械的強度が向上する。さらに木材粉末の表面
が酸化活性化されているので、熱硬化性樹脂との
界面濡れ性が改善されて接着強度の増大化に機能
し、強度特性の向上がはかられる。 「実施例」 松の樹皮部分を乾燥した後粉砕して80メツシユ
以下の粉末にした。この粉末を電気加熱器を用い
て空気と充分に接触し得る状態下に、250℃の温
度で３時間加熱して酸化処理を施した。 炭素質フイラーとしては平均粒径5μｍの人造
黒鉛粉末を使用し、該黒鉛粉末100重量部に対し
て前記木材粉末10重量部とフエノール樹脂初期縮
合物100重量部を加えて混合し、加圧ニーダー中
で0.5Kg／cm2の圧力を付加しながら常温で１時間
混練した。この混練物をモールド成形法により温
度80℃、圧力200Kg／cm2で５分間加圧成形して700
mm角、厚さ２mmの平板成形体を得た。この平板成
形体を180℃で５時間熱硬化処理した後、非酸化
性雰囲気中で３℃／ｈの昇温速度でで1300℃に昇
温し、３時間保持して焼成炭化処理を行なつた。
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。
【表】
なお、比較のために前記木材粉末を添加しない
以外は全て実施例と同一条件で混練、成形、硬
化、焼成炭化処理時して得られた炭素質薄板の特
性値を同表中に比較例として併記した。 「発明の効果」 上記説明では明らかなように、本発明方法によ
り導電性を低下させることなく大きな強度特性を
有するリン酸型燃料電池のセパレーターとして有
用な炭素質薄板を安価に製造することが可能とな
る。
以外は全て実施例と同一条件で混練、成形、硬
化、焼成炭化処理時して得られた炭素質薄板の特
性値を同表中に比較例として併記した。 「発明の効果」 上記説明では明らかなように、本発明方法によ
り導電性を低下させることなく大きな強度特性を
有するリン酸型燃料電池のセパレーターとして有
用な炭素質薄板を安価に製造することが可能とな
る。
Claims (1)
- １ 針葉樹系の木材を粉砕して得られた50メツシ
ユ以下の粉末を酸化処理して炭素質フイラー及び
熱硬化性樹脂初期縮合物と混練し、この混練物を
薄板状に成形した後硬化、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 |
|---|---|---|---|
| JP61108589A JPS62265109A (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | 炭素質薄板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61108589A JPS62265109A (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | 炭素質薄板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62265109A JPS62265109A (ja) | 1987-11-18 |
| JPH0220589B2 true JPH0220589B2 (ja) | 1990-05-09 |
Family
ID=14488637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61108589A Granted JPS62265109A (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | 炭素質薄板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62265109A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4028890B2 (ja) * | 1995-07-05 | 2007-12-26 | 日清紡績株式会社 | 固体高分子電解質型燃料電池用セパレータ及びその製造方法 |
| KR100638588B1 (ko) | 2005-01-18 | 2006-10-26 | 주식회사 휴나 | 탄소성형체 및 그 제조방법 |
-
1986
- 1986-05-14 JP JP61108589A patent/JPS62265109A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62265109A (ja) | 1987-11-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
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