JPH0538538Y2 - - Google Patents
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- JPH0538538Y2 JPH0538538Y2 JP1986121946U JP12194686U JPH0538538Y2 JP H0538538 Y2 JPH0538538 Y2 JP H0538538Y2 JP 1986121946 U JP1986121946 U JP 1986121946U JP 12194686 U JP12194686 U JP 12194686U JP H0538538 Y2 JPH0538538 Y2 JP H0538538Y2
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- JP
- Japan
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- ribs
- parallel
- rib
- electrode substrate
- array
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- Expired - Lifetime
Links
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本考案は燃料電池用電極基板に係り、更に詳し
くは一方の面が平滑で他方の面に不連続突起状リ
ブを有するリブ付燃料電池用電極基板に係る。
くは一方の面が平滑で他方の面に不連続突起状リ
ブを有するリブ付燃料電池用電極基板に係る。
［従来の技術］
燃料電池用電極基板としては、一方の面にリブ
を設け、他方の面は平坦な電極面となつた構造を
有し、リブ付き面から反応ガスが平坦な電極面に
拡散してくるモノポーラ型電極基板が開発されて
いる。
を設け、他方の面は平坦な電極面となつた構造を
有し、リブ付き面から反応ガスが平坦な電極面に
拡散してくるモノポーラ型電極基板が開発されて
いる。
このような電極基板は従来、たとえば厚さが約
2.0mmの、両面とも平滑な多孔性の炭素板にダイ
ヤモンドブレード等で反応ガス流路を溝加工する
などして製造されていた。
2.0mmの、両面とも平滑な多孔性の炭素板にダイ
ヤモンドブレード等で反応ガス流路を溝加工する
などして製造されていた。
［考案が解決しようとする問題点］
上述のように加工された溝は電極基板の一端面
から他の端面まで連続しており、その長手方向が
ガス流れ方向と平行に配置されており、溝の底部
のガス拡散部が薄いため、電極基板のハンドリン
グ時などに溝に沿つて破損し易かつた。
から他の端面まで連続しており、その長手方向が
ガス流れ方向と平行に配置されており、溝の底部
のガス拡散部が薄いため、電極基板のハンドリン
グ時などに溝に沿つて破損し易かつた。
本考案は、上述の如き欠点を解消する燃料電池
用電極基板を提供することを目的とする。すなわ
ち、上述のように破損が起こり易い理由は溝が直
線状で平行に配列されているためであるので、リ
ブを不連続突起状起伏にした上、溝が曲折状（ジ
グザグ）になるように、リブを配列することによ
つて曲げ強さが向上しハンドリング性に優れる燃
料電池用電極基板を得たのである。
用電極基板を提供することを目的とする。すなわ
ち、上述のように破損が起こり易い理由は溝が直
線状で平行に配列されているためであるので、リ
ブを不連続突起状起伏にした上、溝が曲折状（ジ
グザグ）になるように、リブを配列することによ
つて曲げ強さが向上しハンドリング性に優れる燃
料電池用電極基板を得たのである。
［問題点を解決するための手段］
本考案によつて提供される片方の面が平滑であ
るリブ付の燃料電池用電極基板は、不連続突起状
リブが反応ガスの流れ方向と垂直な複数の直線状
に並んで、互いに平行な複数の平行リブ配列を形
成しており、またこれらのリブは前記平行リブ配
列とほぼ垂直な配列をも構成し、この各配列は、
その中の隣接するリブが前記平行リブ配列に垂直
な直線状になくジグザグ状に位置して、ジグザグ
配列を形成している。このジグザグ配列の各々内
の隣接するリブ間を連結する、リブよりも高さの
低い突起状の連結部が設けられている。また、基
板の平滑な面に平行な平面でリブを切つたときの
リブ各突起断面の形状は正方形、長方形、円また
はだ円であり、前記平滑な面と反応ガス流れ方向
との両方に垂直な平面でリブを切つたときのリブ
断面の形状は正方形、長方形または台形である。
るリブ付の燃料電池用電極基板は、不連続突起状
リブが反応ガスの流れ方向と垂直な複数の直線状
に並んで、互いに平行な複数の平行リブ配列を形
成しており、またこれらのリブは前記平行リブ配
列とほぼ垂直な配列をも構成し、この各配列は、
その中の隣接するリブが前記平行リブ配列に垂直
な直線状になくジグザグ状に位置して、ジグザグ
配列を形成している。このジグザグ配列の各々内
の隣接するリブ間を連結する、リブよりも高さの
低い突起状の連結部が設けられている。また、基
板の平滑な面に平行な平面でリブを切つたときの
リブ各突起断面の形状は正方形、長方形、円また
はだ円であり、前記平滑な面と反応ガス流れ方向
との両方に垂直な平面でリブを切つたときのリブ
断面の形状は正方形、長方形または台形である。
以下、添付図面を参照して本考案の電極基板を
詳述する。
詳述する。
第１図に本考案の電極基板１の模式的概略図を
示す。
示す。
本考案の電極基板１は片方の面が平滑であり、
もう一方の面にリブ１０を有している。第１図左
方の矢印は反応ガスの流れ方向を示す。
もう一方の面にリブ１０を有している。第１図左
方の矢印は反応ガスの流れ方向を示す。
第１図からわかるように、反応ガスの流れ方向
に垂直な方向に並んでいるリブ１０は、複数の平
行直線上に並んで、互いに平行なリブ配列（平行
リブ配列）を形成している。この平行なリブ配列
に略垂直な方向にも、前記リブは配列を構成して
おり、その配列の各々は、ジグザグ状となつてい
る。つまり、当該配列の各々は、その中の相隣接
するリブが前記平行リブ配列に垂直な直線状にな
くジグザグ状に位置することによつて、ジグザグ
配列を形成している。ジグザグ配列とは、「その
中のリブが、反応ガスの流れ方向と垂直に並んで
いるリブ配列に垂直な直線を挟んで、隣同士交互
に反対側に配置されている（隣同士互い違いに配
置されている）ような配列のしかたを表すもので
ある。各ジグザグ配列内の隣接するリブ間を連結
する、前記リブよりも高さの低い突起状連結部が
設けられている。
に垂直な方向に並んでいるリブ１０は、複数の平
行直線上に並んで、互いに平行なリブ配列（平行
リブ配列）を形成している。この平行なリブ配列
に略垂直な方向にも、前記リブは配列を構成して
おり、その配列の各々は、ジグザグ状となつてい
る。つまり、当該配列の各々は、その中の相隣接
するリブが前記平行リブ配列に垂直な直線状にな
くジグザグ状に位置することによつて、ジグザグ
配列を形成している。ジグザグ配列とは、「その
中のリブが、反応ガスの流れ方向と垂直に並んで
いるリブ配列に垂直な直線を挟んで、隣同士交互
に反対側に配置されている（隣同士互い違いに配
置されている）ような配列のしかたを表すもので
ある。各ジグザグ配列内の隣接するリブ間を連結
する、前記リブよりも高さの低い突起状連結部が
設けられている。
これらのリブと連結部の配列は第２図に一層明
確に示されている。
確に示されている。
連結部１１がリブ１０より高さが低いので、反
応ガスの流れ方向に垂直な方向へのガス流動も可
能になり、たとえば反応ガス流路の一部が何らか
の理由によつて狭窄もしくは閉塞したとしても周
辺の他の流路からガスが補給されることになり、
ひいては基板全体に亘つての反応ガスの均一な分
布と流れが確保されるという利点もある。
応ガスの流れ方向に垂直な方向へのガス流動も可
能になり、たとえば反応ガス流路の一部が何らか
の理由によつて狭窄もしくは閉塞したとしても周
辺の他の流路からガスが補給されることになり、
ひいては基板全体に亘つての反応ガスの均一な分
布と流れが確保されるという利点もある。
第２図は、第１図の基板の平面図である。また
第２図のＡ−A′に沿う断面図を第３図に、Ｂ−
B′に沿う断面図を第４図にそれぞれ示す。
第２図のＡ−A′に沿う断面図を第３図に、Ｂ−
B′に沿う断面図を第４図にそれぞれ示す。
第２図に示したリブ１０の平滑面に平行である
断面形状は１例であり、本考案においてはたとえ
ば図のように長方形でもよいが正方形、円または
だ円でもよい。尚、これらリブ１０の、前記平滑
面および反応ガス流れ方向の両方に垂直な断面形
状は、たとえば第３図に示したような長方形の
他、正方形または台形でもよい。これらリブ１０
の断面形状は以上の他にも変形が可能であり、当
業者には自明であると思われるが、そのような自
明な変形、修正は本考案の範囲内に含まれる。
断面形状は１例であり、本考案においてはたとえ
ば図のように長方形でもよいが正方形、円または
だ円でもよい。尚、これらリブ１０の、前記平滑
面および反応ガス流れ方向の両方に垂直な断面形
状は、たとえば第３図に示したような長方形の
他、正方形または台形でもよい。これらリブ１０
の断面形状は以上の他にも変形が可能であり、当
業者には自明であると思われるが、そのような自
明な変形、修正は本考案の範囲内に含まれる。
本考案の電極基板１は、全体的に均質な多孔性
炭素質材料から構成されており、その平均嵩密度
は0.25〜0.9ｇ／cm3であり、且つガス透過度は30
ml／cm2・hr・mmAq.以上であることが好ましい。
上記範囲の平均嵩密度及びガス透過度を有する多
孔性炭素質基板は、好ましい機械的強度を有し、
且つ好ましいガス拡散抵抗を有する。なお、多孔
性炭素質基板の気孔率は40〜85％であり、その細
孔は開細孔であり、且つその細孔の60％以上が５
〜50μの範囲内の半径を有することが好ましい。
炭素質材料から構成されており、その平均嵩密度
は0.25〜0.9ｇ／cm3であり、且つガス透過度は30
ml／cm2・hr・mmAq.以上であることが好ましい。
上記範囲の平均嵩密度及びガス透過度を有する多
孔性炭素質基板は、好ましい機械的強度を有し、
且つ好ましいガス拡散抵抗を有する。なお、多孔
性炭素質基板の気孔率は40〜85％であり、その細
孔は開細孔であり、且つその細孔の60％以上が５
〜50μの範囲内の半径を有することが好ましい。
本考案の電極基板は公知の任意の方法で製造で
きる。
きる。
たとえば、短炭素繊維、バインダー及び有機粒
状物質の混合物を適当な金型に供給して加熱加圧
成形する（例えば特開昭59−68170号参照）。特に
長さ２mm以下の炭素繊維20〜60wt％、フエノー
ル樹脂20〜50wt％および有機粒状物質20〜50wt
％からなる混合物を成形温度100〜180℃、成形圧
力１〜100Kgｆ／cm2Ｇ、圧力保持時間１〜60分の
条件で成形すると好ましい。
状物質の混合物を適当な金型に供給して加熱加圧
成形する（例えば特開昭59−68170号参照）。特に
長さ２mm以下の炭素繊維20〜60wt％、フエノー
ル樹脂20〜50wt％および有機粒状物質20〜50wt
％からなる混合物を成形温度100〜180℃、成形圧
力１〜100Kgｆ／cm2Ｇ、圧力保持時間１〜60分の
条件で成形すると好ましい。
成形後、プレス温度で少なくとも２時間以上後
硬化させた後、不活性雰囲気下800〜3000℃で約
１時間焼成する。この際、低温の熱分解過程にお
いて約700℃まではゆつくり例えば100±50℃／時
で昇温し、ガス化時の急激な収縮による応力発生
を防ぐことが好ましい。この低温の熱分解過程で
急激な昇温を行なうと層間剥離、クラツク発生の
原因となる。
硬化させた後、不活性雰囲気下800〜3000℃で約
１時間焼成する。この際、低温の熱分解過程にお
いて約700℃まではゆつくり例えば100±50℃／時
で昇温し、ガス化時の急激な収縮による応力発生
を防ぐことが好ましい。この低温の熱分解過程で
急激な昇温を行なうと層間剥離、クラツク発生の
原因となる。
［作用効果］
以上のように、本考案においては、第２図でＢ
−B′方向でみたときにはリブ１０がジグザグ配
列（すなわち互い違いに配置）されており、一方
第２図のＡ−A′方向でみるとリブとリブとの間
の部分が直列に（すなわち一列に沿つて）並んで
いるがこの部分に連結部１１を設けてあるため
に、基板平面内でどちらの方向をとつてみても機
械的強度特に曲げ強度が増大している。したがつ
て、基板のハンドリング時に曲げ応力が加わつて
も破損しにくくなつている。その結果基板製造時
の生産性も向上する。
−B′方向でみたときにはリブ１０がジグザグ配
列（すなわち互い違いに配置）されており、一方
第２図のＡ−A′方向でみるとリブとリブとの間
の部分が直列に（すなわち一列に沿つて）並んで
いるがこの部分に連結部１１を設けてあるため
に、基板平面内でどちらの方向をとつてみても機
械的強度特に曲げ強度が増大している。したがつ
て、基板のハンドリング時に曲げ応力が加わつて
も破損しにくくなつている。その結果基板製造時
の生産性も向上する。
以下、本考案を実施例により詳述するが、本考
案は以下の実施例に限定されるものではない。
案は以下の実施例に限定されるものではない。
実施例
短炭素繊維（呉羽化学工業(株)製、商品名Ｍ−
104S、平均直径14μm、平均長さ400μm）40wt
％、フエノール樹脂（旭有機材(株)製、商品名RM
−210、レゾール型）30wt％、及びポリビニルア
ルコール粒子（日本合成化学(株)製、平均粒径
180μm）30wt％を混合後、所定の金型に供給し、
成形温度130℃、成形圧（ゲージ圧）50Kgｆ／cm2、
圧力保持時間20分の条件で成形した。
104S、平均直径14μm、平均長さ400μm）40wt
％、フエノール樹脂（旭有機材(株)製、商品名RM
−210、レゾール型）30wt％、及びポリビニルア
ルコール粒子（日本合成化学(株)製、平均粒径
180μm）30wt％を混合後、所定の金型に供給し、
成形温度130℃、成形圧（ゲージ圧）50Kgｆ／cm2、
圧力保持時間20分の条件で成形した。
得られた電極部材は第２図に示した形状を有し
ていた。各部の寸法は次のとおり（第３図および
第４図参照）。ｈ＝1.0mm、ｗ＝２mm、w′＝２mm、
ｔ＝1.6mm、ｌ＝30mm、l′＝４mm、ｄ＝0.5mm。
ていた。各部の寸法は次のとおり（第３図および
第４図参照）。ｈ＝1.0mm、ｗ＝２mm、w′＝２mm、
ｔ＝1.6mm、ｌ＝30mm、l′＝４mm、ｄ＝0.5mm。
上記の電極部材から第５図と第６図に示した方
向で10×80mmの試料を切り出してJIS−Ｋ−6911
（1970）の３点曲げ試験（スパン50mm）にかけた。
向で10×80mmの試料を切り出してJIS−Ｋ−6911
（1970）の３点曲げ試験（スパン50mm）にかけた。
一方、比較として上記材料からリブ部が直列に
並びかつ連結部をもたない電極部材を同様に製造
し、その試料を曲げ試験にかけた。
並びかつ連結部をもたない電極部材を同様に製造
し、その試料を曲げ試験にかけた。
結果は、第５図の試料が本考案では破壊荷重
0.9Kgであるのに対し、比較の試料では0.7Kgであ
つた。また、第６図の試料ではそれぞれ0.9Kg，
0.6Kgであつた。
0.9Kgであるのに対し、比較の試料では0.7Kgであ
つた。また、第６図の試料ではそれぞれ0.9Kg，
0.6Kgであつた。
以上のことから、本考案ではリブ部とこれをつ
なぐ連結部の配置、形状を特定したことによつて
強度が改善されることがわかる。
なぐ連結部の配置、形状を特定したことによつて
強度が改善されることがわかる。
第１図は本考案に係る電極基板の全体説明図、
第２図は、本考案に係る電極基板の平面図、第３
図は第２図のＡ−A′線に沿う断面図、第４図は
第２図のＢ−B′線に沿う断面図、第５図および
第６図は実施例でテストした試料の形状を示す説
明図である。 １……電極基板、１０……リブ、１１……連結
部。
第２図は、本考案に係る電極基板の平面図、第３
図は第２図のＡ−A′線に沿う断面図、第４図は
第２図のＢ−B′線に沿う断面図、第５図および
第６図は実施例でテストした試料の形状を示す説
明図である。 １……電極基板、１０……リブ、１１……連結
部。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 片方の面が平滑であり、他方の面が不連続突起
状リブを有している燃料電池用電極基板であつ
て、 前記リブが反応ガスの流れ方向に垂直な方向に
は、複数の平行直線上に並んで、互いに平行な平
行リブ配列を形成し、 前記平行リブ配列に略垂直な方向に、前記リブ
が構成する配列の各々は、その中の相隣接するリ
ブが前記平行リブ配列に垂直な直線状になくジグ
ザグ状に位置することによつて、ジグザグ配列を
形成し、 前記ジグザグ配列の各々内の隣接するリブ間を
連結する、前記リブよりも高さの低い突起状連結
部が設けられ、前記リブを前記平滑面に平行な平
面で切つたときのリブ断面の形状が正方形、長方
形、円形、またはだ円であり、前記平滑面に垂直
で前記平行リブ配列に平行な平面でリブを切つた
ときのリブの断面形状が正方形、長方形または台
形であることを特徴とする燃料電池用電極基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986121946U JPH0538538Y2 (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986121946U JPH0538538Y2 (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6328253U JPS6328253U (ja) | 1988-02-24 |
| JPH0538538Y2 true JPH0538538Y2 (ja) | 1993-09-29 |
Family
ID=31011684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1986121946U Expired - Lifetime JPH0538538Y2 (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0538538Y2 (ja) |
-
1986
- 1986-08-08 JP JP1986121946U patent/JPH0538538Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6328253U (ja) | 1988-02-24 |
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