JPS58178960A - 燃料電池用炭素質材の製造方法 - Google Patents
燃料電池用炭素質材の製造方法Info
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- JPS58178960A JPS58178960A JP57061752A JP6175282A JPS58178960A JP S58178960 A JPS58178960 A JP S58178960A JP 57061752 A JP57061752 A JP 57061752A JP 6175282 A JP6175282 A JP 6175282A JP S58178960 A JPS58178960 A JP S58178960A
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- JP
- Japan
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- bond
- paraxylene
- phenol
- fuel cell
- temperature
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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
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、燃料電池用炭素質材、とくにリン酸型燃料電
池のセパレーター板として好適な炭素質材の製造方法に
関する。
池のセパレーター板として好適な炭素質材の製造方法に
関する。
リン酸擺燃料電池は、リン酸を保持した電解質）の両１
１に白金触媒を担持した多孔買電Ｉｉ＆を配置して率忙
セルを構成し、各単位セルをセパレーター板を介して積
−することＫより所定のスタック構造に形成される。竜
バレーター板は、その両側１ｔｉＫ供給される燃料ガス
と酸化剤ガスの分離境界ならびに単位セル間の接続導体
とまる構成ＩＩ＃とじて機能するもので、材質的に４度
のガス不透過性、電気伝導性、熱伝導性、機械的強度、
耐薬品性と鑞亀作ＩＩｈ温度（約２１８Ｃ）において十
分安定な耐Ｍ特性がｇ！求される。
１に白金触媒を担持した多孔買電Ｉｉ＆を配置して率忙
セルを構成し、各単位セルをセパレーター板を介して積
−することＫより所定のスタック構造に形成される。竜
バレーター板は、その両側１ｔｉＫ供給される燃料ガス
と酸化剤ガスの分離境界ならびに単位セル間の接続導体
とまる構成ＩＩ＃とじて機能するもので、材質的に４度
のガス不透過性、電気伝導性、熱伝導性、機械的強度、
耐薬品性と鑞亀作ＩＩｈ温度（約２１８Ｃ）において十
分安定な耐Ｍ特性がｇ！求される。
従来、上記ｌｌＩ求特性に適合するものとして炭素材が
注目されているが、特性項目を全−的に満足していない
。すなわち、現在、セパレーター用炭素材の１１法とし
ては、愚鉛基板に７エノール系樹膚などの熱硬化性−側
波を含浸硬化する方法（＃盾含浸法）、および炭素質粉
末をフェノール１１＃、エポキシ樹膚、弗化ビニリデン
ｑＩＩ憎などをパインダーとして加熱成形する方法（ｌ
ｔｊｉｉ結合法）が知られている。しかしながら、これ
ら方法においては使用される＊＊頌が目的に対して十分
な耐熱耐薬品性を保有しないという根本的な欠点がある
うえに、樹脂含浸法は複数１の含浸処理を繰返しても高
度のガス不透過性を付与するのに固層性を伴い、他方、
樹脂結合法にあってはガス不透過性を与えるために炭素
質粉末の２０〜５０嘔に相当する１ｌｌｌＩｔ量を必要
とする関係から、＠気伝導性の低下を招く問題があった
。
注目されているが、特性項目を全−的に満足していない
。すなわち、現在、セパレーター用炭素材の１１法とし
ては、愚鉛基板に７エノール系樹膚などの熱硬化性−側
波を含浸硬化する方法（＃盾含浸法）、および炭素質粉
末をフェノール１１＃、エポキシ樹膚、弗化ビニリデン
ｑＩＩ憎などをパインダーとして加熱成形する方法（ｌ
ｔｊｉｉ結合法）が知られている。しかしながら、これ
ら方法においては使用される＊＊頌が目的に対して十分
な耐熱耐薬品性を保有しないという根本的な欠点がある
うえに、樹脂含浸法は複数１の含浸処理を繰返しても高
度のガス不透過性を付与するのに固層性を伴い、他方、
樹脂結合法にあってはガス不透過性を与えるために炭素
質粉末の２０〜５０嘔に相当する１ｌｌｌＩｔ量を必要
とする関係から、＠気伝導性の低下を招く問題があった
。
本発明は、樹脂結合法に有効なバインダー檎膚について
多角的に研究を重ねたｍ釆、分子直鎖中にバラキシレン
結合を有する変性７エ／−ル＃４１１が最適であること
を知艷し、さらに該＃４脂を用いた場合に適合するも埋
手段を見出して開発ＫＭつたものである。
多角的に研究を重ねたｍ釆、分子直鎖中にバラキシレン
結合を有する変性７エ／−ル＃４１１が最適であること
を知艷し、さらに該＃４脂を用いた場合に適合するも埋
手段を見出して開発ＫＭつたものである。
すなわち、本発明によ抄盪供される燃料電池用嶽票貞材
の製造方法は、粒度１００メツシユ以下の縦素質役末１
００重量部に、分子直鎖中にバラキシレン結合をもつフ
ェノール樹脂初期縮合物１２〜２５重量部をＪｌｌ−削
とともに混練し、混練物を陽圧モールド法により板状体
く成形して１７０℃までの温度域で予備加熱したのち、
２２０〜２７０℃の温度に７１１１熱して硬化を完結す
ることを構成的特徴とする。
の製造方法は、粒度１００メツシユ以下の縦素質役末１
００重量部に、分子直鎖中にバラキシレン結合をもつフ
ェノール樹脂初期縮合物１２〜２５重量部をＪｌｌ−削
とともに混練し、混練物を陽圧モールド法により板状体
く成形して１７０℃までの温度域で予備加熱したのち、
２２０〜２７０℃の温度に７１１１熱して硬化を完結す
ることを構成的特徴とする。
骨材となる炭素質粉末としては、人造黒鉛、天然黒鋤、
カーボンブラック、石油コークス、ビクが、電気ＩＩｋ
抗および熱ｊ１張係数の低い人造黒鉛粉１９、天然黒鉛
粉の使用が特に好適である。
カーボンブラック、石油コークス、ビクが、電気ＩＩｋ
抗および熱ｊ１張係数の低い人造黒鉛粉１９、天然黒鉛
粉の使用が特に好適である。
バインダーとして用いられる分子直鎖中にバラキシレン
結合をもつフェノールｌＩ＃脂初期縮會物は、ｆ４Ｌｄ
フェノールと７ラルキルエーテル（αα／−ジメト中シ
バフシバラキシレンフリーデルクラフッ反応により初期
縮合させた粉状体で、下記構造式を有する−のである。
結合をもつフェノールｌＩ＃脂初期縮會物は、ｆ４Ｌｄ
フェノールと７ラルキルエーテル（αα／−ジメト中シ
バフシバラキシレンフリーデルクラフッ反応により初期
縮合させた粉状体で、下記構造式を有する−のである。
この変性フェノールｍｓは、通常のノボラック量フェノ
ール樹脂に比べ耐熱耐ＩＩ＆品性に優れてお秒、架橋剤
の存在下に加熱すると機械的強度の鳥い不溶不融物に転
化する。架橋剤には、ヘキすメチレンテトラミン、パラ
ホルムアルデヒド、べ／ズアルデヒドなどが用いられ、
樹脂に対し５〜１５重量−の範囲で配合される。
ール樹脂に比べ耐熱耐ＩＩ＆品性に優れてお秒、架橋剤
の存在下に加熱すると機械的強度の鳥い不溶不融物に転
化する。架橋剤には、ヘキすメチレンテトラミン、パラ
ホルムアルデヒド、べ／ズアルデヒドなどが用いられ、
樹脂に対し５〜１５重量−の範囲で配合される。
１１１１ｉ１パイ／ダーは、炭素質粉末（骨材）１００
重量部に対し１２〜２５重量部の割合で架橋剤とともに
配合し、十分に混練する。ＩＩＩ配＊＊バインダーの配
合割合は、従来の−［ｉ′結合法に比べて低位にあるが
、この範囲において高度のβス不透過性および機械的強
度が付与される。しかし、配合量が１２重量部を下廻る
とガス不透過性および機械的強度が損われ、他方、２５
重量−を越えると電ｆｉ抵抗の増大を助長する結果を招
き好ましくない。
重量部に対し１２〜２５重量部の割合で架橋剤とともに
配合し、十分に混練する。ＩＩＩ配＊＊バインダーの配
合割合は、従来の−［ｉ′結合法に比べて低位にあるが
、この範囲において高度のβス不透過性および機械的強
度が付与される。しかし、配合量が１２重量部を下廻る
とガス不透過性および機械的強度が損われ、他方、２５
重量−を越えると電ｆｉ抵抗の増大を助長する結果を招
き好ましくない。
混練に際し、１１ｍ１ｒパインｆ−は粉状体の１１で一
４用すること−できるが、これを一旦、メチルエチルケ
トン、２−エトキシエタノールなど適宜な瘍剤に溶解し
た状態で用いると炭素質粉末との混合均質化が一４促進
される。
４用すること−できるが、これを一旦、メチルエチルケ
トン、２−エトキシエタノールなど適宜な瘍剤に溶解し
た状態で用いると炭素質粉末との混合均質化が一４促進
される。
混練物は、必４ＩＩＫ応じて乾燥、粉砕、篩分時などの
処理を施し九のち、熱圧モールド法によ転板状体く成形
する。該熱圧モールド法は、加熱温度１２０〜２７０℃
、負荷圧力１００〜８００＆ｆ／ａｊの成！＃条件でお
こなうことが適切で、１２０℃およびｒｏｏｌｋ／−よ
り低い熱圧条件では成形体の緻密度が不足して十分なガ
ス不透過性が得られず、２７０℃および８００に４／−
を越える条件によるとバインダーｍｍの劣化変性と成形
体の破線を生ずる臆険性がある。
処理を施し九のち、熱圧モールド法によ転板状体く成形
する。該熱圧モールド法は、加熱温度１２０〜２７０℃
、負荷圧力１００〜８００＆ｆ／ａｊの成！＃条件でお
こなうことが適切で、１２０℃およびｒｏｏｌｋ／−よ
り低い熱圧条件では成形体の緻密度が不足して十分なガ
ス不透過性が得られず、２７０℃および８００に４／−
を越える条件によるとバインダーｍｍの劣化変性と成形
体の破線を生ずる臆険性がある。
得られた板状成形体は、そのままあるいは所定の厚さに
スライス加工し、久いで１７ｔ）℃までＯ温度域で予備
加熱する。成形体の予備加熱は均質な緻密組織を形成す
るための重ｇな要件で、このＪ６層をおこなわないと硬
化段階で成形体ｊ＃１繊内部に亀１＆！を生じガス不透
過性を付与することができなくなる。
スライス加工し、久いで１７ｔ）℃までＯ温度域で予備
加熱する。成形体の予備加熱は均質な緻密組織を形成す
るための重ｇな要件で、このＪ６層をおこなわないと硬
化段階で成形体ｊ＃１繊内部に亀１＆！を生じガス不透
過性を付与することができなくなる。
予備加熱後の成形体は、２２０〜２７０℃の温度に加熱
して硬化を完結する。
して硬化を完結する。
このようにして得られた＃ｉ！素賞材は、燃料電池用器
材とくにセパレーター板に要求される耐熱耐薬品性、ガ
ス不透過性その他の＃特性を全面的に満足するものであ
る。
材とくにセパレーター板に要求される耐熱耐薬品性、ガ
ス不透過性その他の＃特性を全面的に満足するものであ
る。
以下、本発明を実ｍ例に基づいてＩｌ！明する。
実＃１１例１゜
分子直鎖中にバラキシレン結ｔｔｔつフェノール樹脂の
初期縮合物ＫＩＯ重量嘔のへキザメチレンテトラミン（
架橋剤）を加えてメチルエチルケトン（＋ｌｌ剤）Ｋｌ
ｌ解し友。この＊＊液をバインダーとして、ｌｔ＃量が
禰々の割合になるように粒度１５０メツシユ以下の人造
黒鉛粉に配合し、搗練機中で２時間攪拌混合した。混線
物を風乾して溶剤を揮散し九のち、８０メツシユ以Ｆの
粒度Ｋｌ）砕篩分けして成形粉とし友。ついで成形粉を
縦横５００日のモールドに充填し、油圧プレス（より条
件を変えて板状体に熱圧成彩した。
初期縮合物ＫＩＯ重量嘔のへキザメチレンテトラミン（
架橋剤）を加えてメチルエチルケトン（＋ｌｌ剤）Ｋｌ
ｌ解し友。この＊＊液をバインダーとして、ｌｔ＃量が
禰々の割合になるように粒度１５０メツシユ以下の人造
黒鉛粉に配合し、搗練機中で２時間攪拌混合した。混線
物を風乾して溶剤を揮散し九のち、８０メツシユ以Ｆの
粒度Ｋｌ）砕篩分けして成形粉とし友。ついで成形粉を
縦横５００日のモールドに充填し、油圧プレス（より条
件を変えて板状体に熱圧成彩した。
板状成形体を厚さ１０．０ｇにスライス加工して加熱装
置に入れ、１６０℃の温度で２４時間予備加熱処暑し、
引続き２５０℃に昇温して硬化を完結し友。
置に入れ、１６０℃の温度で２４時間予備加熱処暑し、
引続き２５０℃に昇温して硬化を完結し友。
傅らｒした炭ＸＳ材の各檀特性を創建し、製造条件と対
応させて４１に示した。
応させて４１に示した。
特性試験のうち、ガス透過度ｄ Ｉ Ｋｆ／−加圧下に
おいて賦片厚１０．０−を通過するガス透過量（ＣＣ／
ｗｉｎ ）、熱劣化度は大気中２００Ｃｆ）温度Ｋ１０
０Ｏ時間晒した後の＠記ガス透過量（ＣＣ／ｗｉｎ ）
、また耐薬品性は試片を２００℃に加熱し九＃Ｉ抄ん酸
中Ｋ１００Ｏ時間浸漬した優の重量減少率（＄）とした
。
おいて賦片厚１０．０−を通過するガス透過量（ＣＣ／
ｗｉｎ ）、熱劣化度は大気中２００Ｃｆ）温度Ｋ１０
０Ｏ時間晒した後の＠記ガス透過量（ＣＣ／ｗｉｎ ）
、また耐薬品性は試片を２００℃に加熱し九＃Ｉ抄ん酸
中Ｋ１００Ｏ時間浸漬した優の重量減少率（＄）とした
。
なお、比較のために、成形体を予備加熱せずに直接、硬
化した例（比較例）、および通常のレゾール蓋フェノー
ルホルムアルデヒド＃盾初ＭＩＭ合物をバインダーとし
た例（従来例）についても同様に試験し、ｌ！！米を表
１に併繊した。
化した例（比較例）、および通常のレゾール蓋フェノー
ルホルムアルデヒド＃盾初ＭＩＭ合物をバインダーとし
た例（従来例）についても同様に試験し、ｌ！！米を表
１に併繊した。
表Ｉの１ＩＩＩＬは、本発明例の製造方法によ抄得られ
た炭素質材は燃料電池セパレーター板に要求さいる。
た炭素質材は燃料電池セパレーター板に要求さいる。
実施例２
実施例１のＲｕｎ ％ ５と同一の条件で熱圧モールド
成形およびスライス加工した板状体を、各様温度により
２４時間予備加熱したのち２５０℃で硬化を完結した。
成形およびスライス加工した板状体を、各様温度により
２４時間予備加熱したのち２５０℃で硬化を完結した。
得られた炭素質材のガス透過度を＃ｌｉｌ定し、その−
果を適用した予備加Ｓ温度と対弐鳳の結果から、予ｌ＃
加熱温度が１７０℃を越えると成形体組織内部に亀裂を
生じガス不透過性が損われることが判明する。
果を適用した予備加Ｓ温度と対弐鳳の結果から、予ｌ＃
加熱温度が１７０℃を越えると成形体組織内部に亀裂を
生じガス不透過性が損われることが判明する。
特許出願人 東海カーボン株式会社
代場人 弁理士 属畑正也
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、粒度１００メツシユ以下の炭素質粉末１００重量部
に、分子直鎖中にバラキシレン結合をもつフェノールｌ
１ＩＪｉ１初期縮合物１２〜２５重量部を架橋剤ととも
に温碑し、混練物を熱圧モールド法により板状体に成形
して１７０℃までの温度域で予備加熱したのち、２２０
〜２７０℃の温度に加熱して硬化を完結することを４＄
１１とする燃料電池用炭素質材の製造方法。 ２熟圧モールド法が、加熱温度１２０〜２７０℃、負荷
圧力１００〜ｇｏｏｎ／−の成形条件でおこなわれる特
許請求の範Ｎ第１項記載の燃料電池用炭素質材の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57061752A JPS58178960A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | 燃料電池用炭素質材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57061752A JPS58178960A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | 燃料電池用炭素質材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58178960A true JPS58178960A (ja) | 1983-10-20 |
| JPH0157466B2 JPH0157466B2 (ja) | 1989-12-06 |
Family
ID=13180202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57061752A Granted JPS58178960A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | 燃料電池用炭素質材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58178960A (ja) |
-
1982
- 1982-04-15 JP JP57061752A patent/JPS58178960A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0157466B2 (ja) | 1989-12-06 |
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