JPH0377623B2 - - Google Patents

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JPH0377623B2
JPH0377623B2 JP57133179A JP13317982A JPH0377623B2 JP H0377623 B2 JPH0377623 B2 JP H0377623B2 JP 57133179 A JP57133179 A JP 57133179A JP 13317982 A JP13317982 A JP 13317982A JP H0377623 B2 JPH0377623 B2 JP H0377623B2
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JP
Japan
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nozzle
molding
hole
firing
electrode
Prior art date
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JP57133179A
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English (en)
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JPS5923472A (ja
Inventor
Hitoshi Fujimagari
Nobuaki Katada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pentel Co Ltd
Original Assignee
Pentel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Pentel Co Ltd filed Critical Pentel Co Ltd
Priority to JP57133179A priority Critical patent/JPS5923472A/ja
Publication of JPS5923472A publication Critical patent/JPS5923472A/ja
Publication of JPH0377623B2 publication Critical patent/JPH0377623B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96Carbon-based electrodes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • 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、空気電池や燃料電池などに用いられ
ると好適な電極用炭素体に関する。 各種合成樹脂など焼成によつて炭化する成分
を、黒鉛や活性炭などの必要に応じて使用される
成分とともに材料とし、混練、成形、焼成を経て
電極用炭素体としたものは、気体通過能を必要と
される空気電池や燃料電池などに対し、焼成時に
自ずと形成される微小気孔が気体通路として役立
つため、必要に応じての触媒層の形成、撥水処理
などを施されて電極として好適に使用されてい
る。 しかし、前述した如き微小気孔だけでは気体通
過能が不十分となりがちである。そして、気体通
過能が不十分であると放電特性が良好にならな
い。これを、陰極容器に電解質を入れ、中心孔を
有する筒状陽極(炭素体使用)の中央あたりまで
浸してなる一般的空気電池の場合に即して述べる
と、陽極に使用される炭素体の気体通過能が不十
分であると、中心孔を通じての気体の供給が不足
することにより電解質中に浸された部分では起電
反応たる電解質反応が十分に進まず、これに比較
して気体の供給が十分なのは電解質の自由界面
(水面)近傍であるから、この電解質の自由界面
近傍のみが実質的な電解質反応部となつてしま
い、それゆえ、とれる電圧や電流が小さくなると
いつたように、問題を生じることになる。 気体通過能は、材料選定などにも負うところ大
と考えられるが、成形面にも負うところ大と考え
られる。即ち、例として押出成形によつて筒状の
成形物を得る場合について説明すると、材料が押
出方向に配向する結果、焼成によつて形成される
微小気孔も筒状体の上下方向に延び、気体貯溜あ
るいは気体補給、換言すると気体供給用の中心孔
から筒状体側部の電解質反応部までの気体通路と
しては不要に長いものとなつてしまう。 本発明は上述した点に鑑みなされたものであ
り、焼成により炭化する成分を少なくとも主材と
して含む材料を混練、成形、焼成して、気体供給
用の中孔を有し、また、この中孔の側部を電解質
反応部とする電極用炭素体を製造するにあたり、
前記材料を成形する際、一部の材料に圧力を加え
てこの材料を変形させて層状物とした後、また一
部の材料を供給してこの材料に圧力を加えて層状
物にするということを繰り返し行なうことによ
り、材料を積層物として成形し、また、前記中孔
は、この積層物の層面を貫通する方向に形成する
ことを特徴とする電極用炭素体の製造方法を要旨
とする。 まず、本発明で使用される材料の成分について
例示すると、焼成により炭化する成分としては、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニ
ル−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリ塩化ビニ
ル、塩素化ポリエチレンなどの含塩素樹脂やフラ
ン系樹脂をはじめとする各種合成樹脂は勿論、ピ
ツチ、アスフアルト、セルロース誘導体、リグニ
ン誘導体、アラビアゴム、ポリビニルアルコール
といつたように各種有機物が挙げられる。 また、必要に応じて使用される成分としては、
前述した黒鉛や活性炭など機能を高めることを主
目的に使用されるもの、例えば、触媒用としての
白金やパラジウムあるいはそれらの化合物や金属
フタロシアニンなど、をはじめとして、製造時の
単なる助剤であることを主目的に使用されるも
の、例えば、可塑剤、溶剤、安定剤などが挙げら
れるが、気孔形成用材として、繊維状のものや偏
平状のもの、特に、好ましくは焼成温度までの熱
処理の過程で解重合したり、昇華したり、あるい
は、炭化率の小さなもの、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリイソ
ブチレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリメタク
リル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリ−
α−メチルスチレン、ポリメタメチルスチレン、
トリフルオロスチレン、ポリ−α−ドイテロスチ
レン、ポリエステル、天然ゴム、ブチルゴム、ポ
リテトラフルオロエチレン、ロジン、サリチル
酸、アントラキノン、ナフタセンなど、を使用す
ると本発明の効果がより発揮される。尚、ポリテ
トラフルオロエチレンなどのように、例えばロー
ル混練すれば容易に繊維化するものは予め繊維化
しておく必要はない。 前述した成分はそれぞれ1種もしくは2種以上
の組み合わせとして使用することが可能で、使用
割合も基本的に任意であり、従来通りとしてよ
い。尚、気孔形成用材については、その種類など
によつて異なるが、概してさほど大きな使用割合
でなくても十分に気体通過能を高めることがで
き、例えば、ポリテトラフルオロエチレンの場
合、焼成により炭化する成分(および、焼成後も
残存させる、必要に応じて使用される成分:黒鉛
など)に対する重量割合で、10%程度以下で十分
である。 前述した如き材料をヘンシエルミキサー、ニー
ダー、ロール機など適宜手段で混練し、成形す
る。この成形に際して材料を積層化するよう圧力
を加えることが重要であり、添付図面に示す例に
よつて説明する。 第1図において、参照符号1はシリンダー、同
じく2はプランジヤーである。従来の装置を利用
するならば、例えば押出成形機のノズル代りにめ
くら栓を付けておくことで可能である。シリンダ
ー1に材料3を入れプランジヤー2で押圧する訳
であるが、この際、材料3の全部を一度に入れて
しまわず、分割した材料31をプランジヤー2で
押圧した後材料32を入れ押圧する、といつたよ
うに繰り返して圧力をかける、それぞれの分割化
材料31,32,33に対する圧力は、それぞれ
の分割化材料31,32,33を図面横方向に変
形させて層状物とし、最終的には図面縦方向に実
質的に均一な状態で材料3が横方向配向した積層
物を得ることができる。従つて、材料3の分割化
は多ければ多い程よい。 それぞれの分割化材料31,32,33に対す
る圧力は強い程よく、従つて、繰り返して圧力を
かけることも好ましく、また、最先に入れられる
分割化材料31はともかく、分割化材料32,3
3はある程度平坦になるよう入れられるのがよ
い。これは、上から入れられた分割化材料の変形
時、先に入れられた分割化材料の折角の変形を不
要に乱すことを抑制するためであり、分割化材料
32,33を予め粒子化、フレーク化といつたよ
うな細分化や平偏化をしておくとよい。更に、プ
ランジヤー2の材料押圧面形状を図のような平坦
面ではなく、適宜若干のテーパー面としたものと
することも一つの方法である。尚、気体供給用の
中孔はドリル穿孔などにより積層物の層面を貫通
する方向に形成する。 次に、第2図に示す例において、参照符号4は
ノズルであり、同じく5は容器である。ノズル4
は材料6を容器5中へ吐出し、容器5との相対的
摺動によつて吐出した材料6の図面横方向変形を
なす。即ち、ノズル4は第1図におけるプランジ
ヤー2に相当し、容器5はシリンダー1に相当す
るものであるが、装置的に考えると、例えば押出
成形機のノズルに容器を取り付けた様になるの
で、それぞれの語を用いた。もつとも、第1図の
例におけるシリンダー1とプランジヤー2との摺
動にしても相対的なものであり、シリンダー1を
摺動させるとしても実質的相違がある訳ではな
い。 ノズル4からある量の材料61を吐出し、容器
5を図面上側へ押し上げて材料61の横方向変形
の圧力を加え、次いで容器5を下へ移動させ、更
にある量の材料62を、そして更にある量の材料
63をと繰り返すことで第1図の例における材料
3を分割して入れる手間が省ける。この際、材料
6に対する吐出力自体は間欠的であつても一様連
続的であつてもよい。但し、この例では圧力をか
けることによる材料6のノズル4逆吐出あるいは
ノズル4内におけるかたまり化と言つた点で留意
する必要があり、そのため、ノズル4からの材料
吐出力を十分強くする必要がある。尚、ノズル4
の材料吐出孔は1個でなく複数個であつてもよ
い。 次に第3図に示す例において、気体供給用の中
孔を一体に成形する一方法を示す。参照符号7は
ノズルであり、同じく8は型である。ここで
「型」という語を用いたのは、本発明によつて製
造される電極用炭素棒の形状が円筒状でない他の
形状とすることもできることを示すためであり、
この例の型8は成形後の取り出しができるように
いくつかの合わせ体からなつている。また、参照
符号9は適宜長さ、径、横断面を有するピンであ
る。ピン9をノズル7及び型8の中心に位置させ
れば成形される中孔は中心孔となり、ピン9を1
本立てたものでなく複数本立てたものを用いれば
成形される中孔は複数孔となる。また、ピン9を
長く、あるいは短くしておけば成形される中孔は
貫通孔あるいは有底孔となる。 ノズル7から吐出される材料10に対する変形
のさせ方は、第2図の例と同様に考えてよい。ま
た、ノズル7を材料10の吐出孔を有さないもの
とすると第1図の例と同様に考えられる。 以上、例示したように、また本発明の要旨を逸
脱しない他の方法によつて成形された材料を、必
要に応じて整形、乾燥などの工程を経て焼成し、
更に必要に応じて整形、触媒層の形成、撥水処理
など施し電極として使用する。 実施例 1 ポリ塩化ビニル 100重量部 黒 鉛 100 〃 活性炭 100 〃 ジオクチルフタレート(可塑剤) 60 〃 ステアリン酸塩(安定剤) 3 〃 メチルエチルケトン(溶剤) 150 〃 ナイロン繊維(径:7μm、長さ2mm)
0.002 〃 3本ロールで溶剤を実質的に含まない状態まで
混練し、寸断した上記材料の少量をめくら栓を付
けたラム式押出機のシリンダー内に入れ、プラン
ジヤーにて十分圧力をかけた後、プランジヤーを
引き上げ、再度材料の小量を入れ、プランジヤー
で圧力をかけ、これを10回繰り返して直径約40
mm、長さ約150mmの棒状体を得た。この棒状体の
表層部を旋盤を用いて削り、直径35mm、長さ130
mmの円柱体とし、ドリルを用いて直径15mm、深さ
120mmの中心孔を形成した後、熱処理を施した。
熱処理としては、室温から300℃まで50時間昇温
させ、その後、700℃1時間の焼成処理を施した。 実施例2〜4、比較例 実施例1において入れる材料の分割化を10回か
ら20回、30回、40回と変えた以外すべて実施例1
と同様にしたものをそれぞれ実施例2〜4とし、
同じく1回で材料の全てを入れたものを比較例と
した。 以上各例で得たものの電極としての性能を調べ
るために、それぞれの表面にパラフイン10%を含
む石油ベンジン溶液を噴霧し、石油ベンジンを揮
発させて撥水処理したものを正極とし、空気電池
を構成した。尚、負極は99.9%亜鉛よりなる筒状
容器、電解液は20%水酸化ナトリウム水溶液、正
極の電解液中における長さは100mm、また、負荷
抵抗は4Ωであり、正極は負極の中央に位置させ
た。 得られた放電特性を表−1に示す。
【表】
【表】 表−1において、各実施例のものは比較例のも
のより放電特性が優れている。このように、本発
明によると、電池としての放電特性を良好にする
電極用炭素体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すためのものであ
り、第1図は本発明の成形時の一例としての装置
概要を示す要部縦断面図、第2図、第3図はそれ
ぞれ他の例の第1図に対応する要部縦断面図であ
る。 1……シリンダー、2……プランジヤー、3…
…材料、4……ノズル、5……容器、6……材
料、7……ノズル、8……型、9……ピン、10
……材料。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 焼成により炭化する成分を少なくとも主材と
    して含む材料を混練、成形、焼成して、気体供給
    用の中孔を有し、また、この中孔の側部を電解質
    反応部とする電極用炭素体を製造するにあたり、
    前記材料を成形する際、一部の材料に圧力を加え
    てこの材料を変形させて層状物とした後、また一
    部の材料を供給してこの材料に圧力を加えて層状
    物にするということを繰り返し行なうことによ
    り、材料を積層物として成形し、また、前記中孔
    は、この積層物の層面を貫通する方向に形成する
    ことを特徴とする電極用炭素体の製造方法。
JP57133179A 1982-07-30 1982-07-30 電極用炭素体の製造方法 Granted JPS5923472A (ja)

Priority Applications (1)

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JP57133179A JPS5923472A (ja) 1982-07-30 1982-07-30 電極用炭素体の製造方法

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JP57133179A JPS5923472A (ja) 1982-07-30 1982-07-30 電極用炭素体の製造方法

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JPS5923472A JPS5923472A (ja) 1984-02-06
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