JPH0414464B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0414464B2 JPH0414464B2 JP58166684A JP16668483A JPH0414464B2 JP H0414464 B2 JPH0414464 B2 JP H0414464B2 JP 58166684 A JP58166684 A JP 58166684A JP 16668483 A JP16668483 A JP 16668483A JP H0414464 B2 JPH0414464 B2 JP H0414464B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mat
- phenolic resin
- carbon fibers
- electrode plate
- slurry
- Prior art date
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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
- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は燃料電池用多孔質電極板の製造方法に
係り、特に炭素繊維を主材料とし、平板部とその
片面にガス流路を構成する複数の突条部を一体成
形してなる燃料電池用多孔質電極板の製造方法に
関する。
係り、特に炭素繊維を主材料とし、平板部とその
片面にガス流路を構成する複数の突条部を一体成
形してなる燃料電池用多孔質電極板の製造方法に
関する。
従来、燃料電池用多孔質電極板は第１図に示す
ように炭素材料を主材料１とし、これにフエノー
ル樹脂などのバインダー２を混入し、ヒートプレ
スなどによりバインダー２を硬化結着させて、平
板部３と、その片面にガス流路４を形成する複数
の突条部５を一体成形した後、これを高温で炭化
焼成した製造されている。この場合、前記主材料
１に炭素粉、炭素粒などを使用すると、主材料自
身の強度が低いため、多孔質電極板の全体の強度
が低くなり脆くなることから破損など使用上問題
が多い。そこで、強度を向上させるため、最近で
は主材料として炭素繊維材料を使用することが多
い。
ように炭素材料を主材料１とし、これにフエノー
ル樹脂などのバインダー２を混入し、ヒートプレ
スなどによりバインダー２を硬化結着させて、平
板部３と、その片面にガス流路４を形成する複数
の突条部５を一体成形した後、これを高温で炭化
焼成した製造されている。この場合、前記主材料
１に炭素粉、炭素粒などを使用すると、主材料自
身の強度が低いため、多孔質電極板の全体の強度
が低くなり脆くなることから破損など使用上問題
が多い。そこで、強度を向上させるため、最近で
は主材料として炭素繊維材料を使用することが多
い。
この炭素繊維を用いた電極板の製造方法を第２
図および第３図によつて説明する。まず第２図に
おいて、フイルター７を有する容器内に炭素繊維
を適当に分散させた分散水溶液６を入れ、そして
この溶液をフイルター７を介して濾過し、フイル
ター上７に炭素繊維のマツト８を形成する。
図および第３図によつて説明する。まず第２図に
おいて、フイルター７を有する容器内に炭素繊維
を適当に分散させた分散水溶液６を入れ、そして
この溶液をフイルター７を介して濾過し、フイル
ター上７に炭素繊維のマツト８を形成する。
次にフイルター７上に形成されたマツト８を加
熱し、水分を蒸発させる。これで乾燥マツトがで
きる。この乾燥マツトに、バインダーとして、例
えばフエノール樹脂を溶剤に溶かした溶液を均一
に浸漬させる。そしてその後、このマツトをヒー
トプレスにより加圧、加熱してバインダーを硬化
させる。次いでマツトの片面にガス流路を構成さ
せるために切削作業を行い、さらに不活性気体中
あるいは真空中において高温で加熱して充分に炭
化し、多孔質電極板とする。これらの工程をブロ
ツク図で表わすと第３図のようになる。
熱し、水分を蒸発させる。これで乾燥マツトがで
きる。この乾燥マツトに、バインダーとして、例
えばフエノール樹脂を溶剤に溶かした溶液を均一
に浸漬させる。そしてその後、このマツトをヒー
トプレスにより加圧、加熱してバインダーを硬化
させる。次いでマツトの片面にガス流路を構成さ
せるために切削作業を行い、さらに不活性気体中
あるいは真空中において高温で加熱して充分に炭
化し、多孔質電極板とする。これらの工程をブロ
ツク図で表わすと第３図のようになる。
このような従来の製造方法であると、前述した
ようにバインダーを溶解するために有機溶剤を用
いることから有機溶剤の揮発等による作業環境の
問題があり、又この他第４図に示すように炭素繊
維１０間の隙間９がバインダー３の溶液にて埋め
られてしまうことがあるため電極板としてのガス
拡散性が低下する嫌いがある。尚ガス拡散性の低
下を防止するためにバインダー溶液を少なくする
と電極板としての必要な強度が得られない。
ようにバインダーを溶解するために有機溶剤を用
いることから有機溶剤の揮発等による作業環境の
問題があり、又この他第４図に示すように炭素繊
維１０間の隙間９がバインダー３の溶液にて埋め
られてしまうことがあるため電極板としてのガス
拡散性が低下する嫌いがある。尚ガス拡散性の低
下を防止するためにバインダー溶液を少なくする
と電極板としての必要な強度が得られない。
本発明の目的は、製作を複雑化することなくガ
ス拡散性及び機械的強度に優れた燃料電池用多孔
質電極板の製造方法を提供することにある。
ス拡散性及び機械的強度に優れた燃料電池用多孔
質電極板の製造方法を提供することにある。
すなわち本発明は、炭素繊維を水溶液中に混
合，撹拌し、スラリーを形成する工程、このスラ
リーにフエノール樹脂の粉末を混合し、撹拌する
工程、このスラリーを濾過し、炭素繊維とフエノ
ール樹脂の混合マツトを形成する工程、この混合
マツトを加熱、乾燥させる工程、この乾燥したマ
ツトに圧力を加えつつマツト中のフエノール樹脂
を硬化させる工程、このマツトの少なくとも片面
に、ガス流路溝を切削加工する工程、このマツト
を加熱し、マツト中のフエノール樹脂を炭化する
工程よりなすようになし所期の目的を達成するよ
うになしたものである。
合，撹拌し、スラリーを形成する工程、このスラ
リーにフエノール樹脂の粉末を混合し、撹拌する
工程、このスラリーを濾過し、炭素繊維とフエノ
ール樹脂の混合マツトを形成する工程、この混合
マツトを加熱、乾燥させる工程、この乾燥したマ
ツトに圧力を加えつつマツト中のフエノール樹脂
を硬化させる工程、このマツトの少なくとも片面
に、ガス流路溝を切削加工する工程、このマツト
を加熱し、マツト中のフエノール樹脂を炭化する
工程よりなすようになし所期の目的を達成するよ
うになしたものである。
第５図は本発明の製造方法の一例を示す工程図
である。
である。
まず材料分散工程において、例えば長さ0.5〜
10mm、太さ10〜30μの炭素繊維をCMC（カルボキ
シメチルセルロース）分散剤0.1〜５％の水溶液
中に１〜３％混合、撹拌し、スラリーとする。こ
のスラリーに常温のフレーク状のフエノール樹脂
の粉末を５〜50％の範囲で混合、更に撹拌する。
次に濾過工程において、スラリーを100〜200メツ
シユの金網を介して濾過し、金網上に炭素繊維と
フエノール樹脂の混合マツトを形成させる。この
マツトを乾燥工程において、100℃〜130℃で加熱
し、残つている水分を蒸発して乾燥したマツトを
得る。
10mm、太さ10〜30μの炭素繊維をCMC（カルボキ
シメチルセルロース）分散剤0.1〜５％の水溶液
中に１〜３％混合、撹拌し、スラリーとする。こ
のスラリーに常温のフレーク状のフエノール樹脂
の粉末を５〜50％の範囲で混合、更に撹拌する。
次に濾過工程において、スラリーを100〜200メツ
シユの金網を介して濾過し、金網上に炭素繊維と
フエノール樹脂の混合マツトを形成させる。この
マツトを乾燥工程において、100℃〜130℃で加熱
し、残つている水分を蒸発して乾燥したマツトを
得る。
ヒートプレス工程において、150〜200℃の温度
で５〜20Kg／cm2の圧力を加えて１〜3hr放置し、
マツト中のフエノール樹脂を熱硬化させて強度を
向上させて所定厚の炭素板を得る。
で５〜20Kg／cm2の圧力を加えて１〜3hr放置し、
マツト中のフエノール樹脂を熱硬化させて強度を
向上させて所定厚の炭素板を得る。
この後、特に図示していない電極板のガス流路
を構成するように前記炭素板に機械による切削加
工を行い、続いてN2ガス中で500℃以上の温度で
加熱して硬化したフエノール樹脂を炭化する。
を構成するように前記炭素板に機械による切削加
工を行い、続いてN2ガス中で500℃以上の温度で
加熱して硬化したフエノール樹脂を炭化する。
本実施例であると、材料分散工程において、や
がてバインダーの役をするフエノール樹脂の粉末
がスラリー中に均等に分散され、特に第６図に示
すように主として炭素繊維１０の交叉点付近に結
着されているので、すなわちバインドが交叉点付
近で行なわれるので強度を繊維しつつ炭素繊維１
０間に充分な間隙９が形成される。したがつてガ
ス拡散を阻害することがない。勿論本実施例にお
いては、従来濾過後に行つていたバインダー処理
工程を省略でき工程数が減少する。
がてバインダーの役をするフエノール樹脂の粉末
がスラリー中に均等に分散され、特に第６図に示
すように主として炭素繊維１０の交叉点付近に結
着されているので、すなわちバインドが交叉点付
近で行なわれるので強度を繊維しつつ炭素繊維１
０間に充分な間隙９が形成される。したがつてガ
ス拡散を阻害することがない。勿論本実施例にお
いては、従来濾過後に行つていたバインダー処理
工程を省略でき工程数が減少する。
第７図は本発明のもう一つの製造方法の実施例
を示し、バインダー処理工程において炭素繊維に
ノボラツク型フエノール樹脂を混合結着させる。
次いで樹脂が結着された状態の炭素繊維を水溶液
中に分散させる。次いで濾過工程，乾燥工程、ヒ
ートプレス工程および炭化処理工程を経て所定の
電極板が形成される。
を示し、バインダー処理工程において炭素繊維に
ノボラツク型フエノール樹脂を混合結着させる。
次いで樹脂が結着された状態の炭素繊維を水溶液
中に分散させる。次いで濾過工程，乾燥工程、ヒ
ートプレス工程および炭化処理工程を経て所定の
電極板が形成される。
本実施例では濾過工程において炭素繊維分散用
水溶液のみを通過させ、炭素繊維の通過を阻止す
るだけでよい。したがつてフイルターの目を粗く
することができ、濾過速度を速くできるので電極
板の製造時間を短くすることができる。また樹脂
等のバインダーは炭素繊維に結着され、水溶液中
には溶解ないし分散しない状態で使用できるので
炭素繊維に必要なバインダー量のみを効率的に用
いることができる。
水溶液のみを通過させ、炭素繊維の通過を阻止す
るだけでよい。したがつてフイルターの目を粗く
することができ、濾過速度を速くできるので電極
板の製造時間を短くすることができる。また樹脂
等のバインダーは炭素繊維に結着され、水溶液中
には溶解ないし分散しない状態で使用できるので
炭素繊維に必要なバインダー量のみを効率的に用
いることができる。
実施例 １
繊維長２mm、太さ11μの炭素繊維を使用し、
CMCの１％分散溶液に混合し、炭素繊維分が２
重量％のスラリーとした。次にスラリーにノボラ
ツクフエノール樹脂粉末40重量％を加え200メツ
シユの金網を使い濾過成形し、200℃，10Kg／cm2
の条件でヒートプレスした後、800℃で炭化した。
得られた電極板のガス拡散のバラツキは５％以下
であつた。
CMCの１％分散溶液に混合し、炭素繊維分が２
重量％のスラリーとした。次にスラリーにノボラ
ツクフエノール樹脂粉末40重量％を加え200メツ
シユの金網を使い濾過成形し、200℃，10Kg／cm2
の条件でヒートプレスした後、800℃で炭化した。
得られた電極板のガス拡散のバラツキは５％以下
であつた。
以上説明してきたように本発明によれば、フエ
ノール樹脂の粉末が炭素繊維の交叉点付近に結着
され、すなわち炭素繊維のバインドが繊維の交叉
点近傍だけで行なわれるので、炭素繊維間に充分
な間隙が形成され、したがつてガス拡散性が良好
で機械的強度に優れたこの種電極板を得ることが
できる。
ノール樹脂の粉末が炭素繊維の交叉点付近に結着
され、すなわち炭素繊維のバインドが繊維の交叉
点近傍だけで行なわれるので、炭素繊維間に充分
な間隙が形成され、したがつてガス拡散性が良好
で機械的強度に優れたこの種電極板を得ることが
できる。
第１図は多孔質電極板の断面図、第２図は濾過
成形法の原理を示す説明図、第３図は従来の多孔
質電極基板製造工程を示す工程図、第４図は従来
の電極基板の内部構造の一部を示す拡大図、第５
図は本発明による電極基板製造工程の一例を示す
工程図、第６図は本発明による方法で製造した電
極基板の内部構造の一部を示す拡大図、第７図は
本発明による電極板製造工程の他の例を示す工程
図である。 ２……バインダー、３……平板部、４……ガス
流路、５……突条部、５……分散水溶液、７……
フイルター、８……マツト、９……繊維間の隙
間、１０……炭素繊維。
成形法の原理を示す説明図、第３図は従来の多孔
質電極基板製造工程を示す工程図、第４図は従来
の電極基板の内部構造の一部を示す拡大図、第５
図は本発明による電極基板製造工程の一例を示す
工程図、第６図は本発明による方法で製造した電
極基板の内部構造の一部を示す拡大図、第７図は
本発明による電極板製造工程の他の例を示す工程
図である。 ２……バインダー、３……平板部、４……ガス
流路、５……突条部、５……分散水溶液、７……
フイルター、８……マツト、９……繊維間の隙
間、１０……炭素繊維。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素繊維を水溶液中に混合、撹拌し、スラリ
ーを形成する工程、 このスラリーにフエノール樹脂の粉末を混合
し、撹拌する工程、 このスラリーを濾過し、炭素繊維とフエノール
樹脂の混合マツトを形成する工程、 この混合マツトを加熱、乾燥させる工程、 この乾燥したマツトに圧力を加えつつマツト中
のフエノール樹脂を硬化させる工程、 このマツトの少なくとも片面に、ガス流路溝を
切削加工する工程、 このマツトを加熱し、マツト中のフエノール樹
脂を炭化する工程、 よりなる燃料電池用多孔質電極板の製造方法。 ２ 炭素繊維にノボラツク型フエノール樹脂を混
合結着させる工程、 この樹脂が結着された炭素繊維を、水溶液中に
分散させる工程、 この溶液を濾過し、炭素繊維とフエノール樹脂
の混合マツトを形成する工程、 この混合マツトを加熱、乾燥させる工程、 この乾燥したマツトに圧力を加えつつマツト中
のフエノール樹脂を硬化させる工程、 このマツトの少なくとも片面に、ガス流路溝を
切削加工する工程、 このマツトを加熱し、マツト中のフエノール樹
脂を炭化する工程、 よりなる燃料電池用多孔質電極板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58166684A JPS6059660A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 燃料電池用多孔質電極板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58166684A JPS6059660A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 燃料電池用多孔質電極板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6059660A JPS6059660A (ja) | 1985-04-06 |
| JPH0414464B2 true JPH0414464B2 (ja) | 1992-03-12 |
Family
ID=15835814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58166684A Granted JPS6059660A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 燃料電池用多孔質電極板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6059660A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02129068A (ja) * | 1988-11-10 | 1990-05-17 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 炭素繊維強化炭素材料の製造法 |
| JP4358700B2 (ja) | 2004-07-28 | 2009-11-04 | ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ | ディスク装置及びその製造方法 |
| US9023556B2 (en) * | 2006-03-17 | 2015-05-05 | GM Global Technology Operations LLC | Method of preparing gas diffusion media for a fuel cell |
| JP5458168B2 (ja) * | 2011-01-27 | 2014-04-02 | 三菱レイヨン株式会社 | 多孔質電極基材の製造方法 |
| CN115162053B (zh) * | 2022-07-26 | 2023-08-29 | 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 | 一种高导电性碳纤维纸及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4115528A (en) * | 1977-08-15 | 1978-09-19 | United Technologies Corporation | Method for fabricating a carbon electrode substrate |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP58166684A patent/JPS6059660A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6059660A (ja) | 1985-04-06 |
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