JPS6137738B2 - - Google Patents
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- JPS6137738B2 JPS6137738B2 JP56101349A JP10134981A JPS6137738B2 JP S6137738 B2 JPS6137738 B2 JP S6137738B2 JP 56101349 A JP56101349 A JP 56101349A JP 10134981 A JP10134981 A JP 10134981A JP S6137738 B2 JPS6137738 B2 JP S6137738B2
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Classifications
-
- 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
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- 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
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- 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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- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアルカリ水溶液電解質型燃料電池に用
いる炭素バイポーラプレートの製造方法に関す
る。
いる炭素バイポーラプレートの製造方法に関す
る。
複数の単セルからなる燃料電池の構成におい
て、各単セルのガス室と電解質室とを区切るガス
セパレータ板が隣接するセル電極間を接続する導
電板を兼ねるいわゆるバイポーラプレートが用い
られる。このバイポーラプレートは、導電性が高
く、耐食性、機械的強度が十分にあるとともに、
プレートを通じてのガス漏れがないことが望まれ
る。バイポーラプレートは通常炭素からなり、黒
鉛粉末と結着剤とを混合し、成形金型に充てん
し、結着剤の硬化温度、あるいは溶融温度以上に
ホツトプレスすることによつて作られる。しかし
このような炭素バイポーラプレートはもつぱら酸
性電解質型燃料電池に用いられており、アルカリ
水溶液電解質型燃料電池用としては用いられなか
つた。耐アルカリ性炭素板としては、フラン樹
脂、ジビニルベンゼン樹脂を結着剤としたものが
あるが、これらのものは、例えば60℃以上の温度
で30％KCH水溶液の電解液と酸素ふん囲気に接
するアルカリ水溶液電解質型燃料電池の運転条件
においては、十分な耐食性を持たず、1000時間前
後で崩壊、あるいは亀裂が生じた。炭素バイポー
ラプレートにおいては、結着剤の量が多ければ導
電板が低く、結着剤の量が少なければ耐食性、機
械的強度およびガス漏れの点で劣る。従つてこれ
らの諸特性を満足するアルカリ水溶液電解質型燃
料電池用の炭素バイポーラプレートを得ることは
従来はできなかつた。
て、各単セルのガス室と電解質室とを区切るガス
セパレータ板が隣接するセル電極間を接続する導
電板を兼ねるいわゆるバイポーラプレートが用い
られる。このバイポーラプレートは、導電性が高
く、耐食性、機械的強度が十分にあるとともに、
プレートを通じてのガス漏れがないことが望まれ
る。バイポーラプレートは通常炭素からなり、黒
鉛粉末と結着剤とを混合し、成形金型に充てん
し、結着剤の硬化温度、あるいは溶融温度以上に
ホツトプレスすることによつて作られる。しかし
このような炭素バイポーラプレートはもつぱら酸
性電解質型燃料電池に用いられており、アルカリ
水溶液電解質型燃料電池用としては用いられなか
つた。耐アルカリ性炭素板としては、フラン樹
脂、ジビニルベンゼン樹脂を結着剤としたものが
あるが、これらのものは、例えば60℃以上の温度
で30％KCH水溶液の電解液と酸素ふん囲気に接
するアルカリ水溶液電解質型燃料電池の運転条件
においては、十分な耐食性を持たず、1000時間前
後で崩壊、あるいは亀裂が生じた。炭素バイポー
ラプレートにおいては、結着剤の量が多ければ導
電板が低く、結着剤の量が少なければ耐食性、機
械的強度およびガス漏れの点で劣る。従つてこれ
らの諸特性を満足するアルカリ水溶液電解質型燃
料電池用の炭素バイポーラプレートを得ることは
従来はできなかつた。
本発明はこれに対して要求される前述の諸特性
が共に満足されるようなアルカリ水溶液電解質型
燃料電池用炭素バイポーラプレートの製造方法を
提供することを目的とする。
が共に満足されるようなアルカリ水溶液電解質型
燃料電池用炭素バイポーラプレートの製造方法を
提供することを目的とする。
この目的は、耐アルカリ性樹脂の表面に親和性
処理により樹脂との表面親和力を高めた黒鉛粉末
を付着させてなる複合粉末を熱成形加工すること
によつて達成される。
処理により樹脂との表面親和力を高めた黒鉛粉末
を付着させてなる複合粉末を熱成形加工すること
によつて達成される。
耐アルカリ性樹脂としては、ポリスルホン樹
脂、ポリフエニレンオキサイド樹脂、ポリアリル
エーテル樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹
脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポ
リ塩化ビニール樹脂、ポリ四弗化エチレン樹脂、
ポリ四弗化エチレン―六弗化プロピレン樹脂など
を用いることができる。また親和性処理として
は、ステアリン酸処理、フエノール樹脂処理、ポ
リエステル処理、プロセスオイル処理、ナフテン
系オイル処理、脂肪酸処理、水ガラス処理などが
適用される。このような親和性処理を利用してつ
くられた樹脂と黒鉛の複合粉末は、例えば商品名
「グラコンポ」（日本黒鉛工業株式会社）で市販さ
れている。
脂、ポリフエニレンオキサイド樹脂、ポリアリル
エーテル樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹
脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポ
リ塩化ビニール樹脂、ポリ四弗化エチレン樹脂、
ポリ四弗化エチレン―六弗化プロピレン樹脂など
を用いることができる。また親和性処理として
は、ステアリン酸処理、フエノール樹脂処理、ポ
リエステル処理、プロセスオイル処理、ナフテン
系オイル処理、脂肪酸処理、水ガラス処理などが
適用される。このような親和性処理を利用してつ
くられた樹脂と黒鉛の複合粉末は、例えば商品名
「グラコンポ」（日本黒鉛工業株式会社）で市販さ
れている。
以下試験例と図を引用して本発明について説明
する。
する。
試験例 １：
粒径180μｍ以下の黒鉛粉末に親和性処理を施
し、粒径230以下のポリフエニレンオキサイド樹
脂に付着させた「グラコンポ」複合粉末を成形金
型に充てんし、330℃でプレスして炭素板試料を
得た。第１図は黒鉛粉末として60μｍ以下の粒径
の粉末を60％程度含むものを用い、樹脂含量を変
えた場合の特性の変化を比抵抗については線１１
で、ガス漏れ量については線１２で、また曲げ強
度については線１３で示す。ガス漏れ量は圧力２
Kgf/cm2の水素の５mm厚の試料の板厚方向における
透過量である。これより樹脂含量10％未満はガス
漏れがあり、20％以上では比抵抗が増加するの
で、樹脂含量10〜20％の範囲が適当であることが
分かつた。第２図は樹脂含量を15％とし、60μｍ
以下の粒径の黒鉛粉末の含量を変化させた場合の
比抵抗の変化を線２１で、曲げ弾性率の変化を線
２２で示す。これより60μｍ以下の黒鉛の含量が
30％未満では曲げ弾性率が急激に増加し、脆くな
つて使用できず、80％以上では比抵抗が増大する
ので30〜80％が適当であることが分かつた。
し、粒径230以下のポリフエニレンオキサイド樹
脂に付着させた「グラコンポ」複合粉末を成形金
型に充てんし、330℃でプレスして炭素板試料を
得た。第１図は黒鉛粉末として60μｍ以下の粒径
の粉末を60％程度含むものを用い、樹脂含量を変
えた場合の特性の変化を比抵抗については線１１
で、ガス漏れ量については線１２で、また曲げ強
度については線１３で示す。ガス漏れ量は圧力２
Kgf/cm2の水素の５mm厚の試料の板厚方向における
透過量である。これより樹脂含量10％未満はガス
漏れがあり、20％以上では比抵抗が増加するの
で、樹脂含量10〜20％の範囲が適当であることが
分かつた。第２図は樹脂含量を15％とし、60μｍ
以下の粒径の黒鉛粉末の含量を変化させた場合の
比抵抗の変化を線２１で、曲げ弾性率の変化を線
２２で示す。これより60μｍ以下の黒鉛の含量が
30％未満では曲げ弾性率が急激に増加し、脆くな
つて使用できず、80％以上では比抵抗が増大する
ので30〜80％が適当であることが分かつた。
試験例 ２：
粒径180μｍ以下で60μｍ以下を約60％含む黒
鉛粉末を総量に対し15重量％の230μｍ以下の粒
径のポリフエニレンオキサイド樹脂およびポリス
ルホン樹脂にそれぞれ付着させた「グラコンポ」
粉末を成形金型に充てんし、330℃でプレスして
炭素板試料を作成した。これらと従来のフラン樹
脂、ジビニルベンゼン樹脂をそれぞれ15重量％だ
け結着剤として用いた炭素試料とを、酸素でバブ
リングされた80℃、30％KOH水溶液中に長時間
浸漬し、曲げ強度の変化を測定した結果を第３図
に示す。図中、線３１が樹脂としてポリフエニレ
ンオキサイド、線３２が樹脂としてポリスルホン
をそれぞれ用いた本発明に基づく方法で作られた
試料であり、線３３はフラン樹脂、線３４はジビ
ニルベンゼン樹脂を用いた従来の耐アルカリ性炭
素板の試料である。すなわち、従来の炭素板は初
期は良いが、500〜1000時間でクラツクが発生し
曲げ強度が０となる。一方、本発明による炭素板
は2000時間経過しても劣化がない。
鉛粉末を総量に対し15重量％の230μｍ以下の粒
径のポリフエニレンオキサイド樹脂およびポリス
ルホン樹脂にそれぞれ付着させた「グラコンポ」
粉末を成形金型に充てんし、330℃でプレスして
炭素板試料を作成した。これらと従来のフラン樹
脂、ジビニルベンゼン樹脂をそれぞれ15重量％だ
け結着剤として用いた炭素試料とを、酸素でバブ
リングされた80℃、30％KOH水溶液中に長時間
浸漬し、曲げ強度の変化を測定した結果を第３図
に示す。図中、線３１が樹脂としてポリフエニレ
ンオキサイド、線３２が樹脂としてポリスルホン
をそれぞれ用いた本発明に基づく方法で作られた
試料であり、線３３はフラン樹脂、線３４はジビ
ニルベンゼン樹脂を用いた従来の耐アルカリ性炭
素板の試料である。すなわち、従来の炭素板は初
期は良いが、500〜1000時間でクラツクが発生し
曲げ強度が０となる。一方、本発明による炭素板
は2000時間経過しても劣化がない。
従来の耐アルカリ性炭素板は、樹脂自身が燃料
電池を運転するような条件においては十分な耐ア
ルカリ性を持つておらず、また単に機械的に黒鉛
と樹脂とを混合したものであるため混合むらがあ
り、アルカリ液中の浸漬時間が長くなると比較的
樹脂の少い部分が膨潤し、クラツクの発生に至る
ものと考えられる。これに対し本発明による炭素
板は、非常に均一に樹脂と黒鉛粉末とが混り合つ
ている結果、部分的に品質にむらが生じるような
ことがなく、従つて少量の樹脂量で機械的強度を
満足し、ガス漏れのないものが得られるものと思
われる。
電池を運転するような条件においては十分な耐ア
ルカリ性を持つておらず、また単に機械的に黒鉛
と樹脂とを混合したものであるため混合むらがあ
り、アルカリ液中の浸漬時間が長くなると比較的
樹脂の少い部分が膨潤し、クラツクの発生に至る
ものと考えられる。これに対し本発明による炭素
板は、非常に均一に樹脂と黒鉛粉末とが混り合つ
ている結果、部分的に品質にむらが生じるような
ことがなく、従つて少量の樹脂量で機械的強度を
満足し、ガス漏れのないものが得られるものと思
われる。
以上述べたように本発明は耐アルカリ性樹脂の
表面に黒鉛粉末を付着された複合粉末を原料とす
ることにより、導電板が高いものにも拘らず耐食
性、機械的強度、耐ガス漏れ性の良好な炭素バイ
ポーラプレートを製造可能にするものであり、ア
ルカリ水溶液電解質型燃料電池用のバイポーラプ
レートに対して極めて有効に適用できる。
表面に黒鉛粉末を付着された複合粉末を原料とす
ることにより、導電板が高いものにも拘らず耐食
性、機械的強度、耐ガス漏れ性の良好な炭素バイ
ポーラプレートを製造可能にするものであり、ア
ルカリ水溶液電解質型燃料電池用のバイポーラプ
レートに対して極めて有効に適用できる。
第１図は本発明による方法に用いるバイポーラ
プレート材料中の樹脂含量と炭素板の特性との関
係を示す線図、第２図は同じく60μｍ以下の粒径
の黒鉛粉末含量と炭素板との関係を示す線図、第
３図は本発明の二つの実施例による炭素板と従来
の耐食性炭素板KOH水溶液中の浸漬による曲げ
強度の変化を示す線図である。 ３１…ポリフエニレンオキサイド樹脂使用試
料、３２…ポリスルホ樹脂使用試料。
プレート材料中の樹脂含量と炭素板の特性との関
係を示す線図、第２図は同じく60μｍ以下の粒径
の黒鉛粉末含量と炭素板との関係を示す線図、第
３図は本発明の二つの実施例による炭素板と従来
の耐食性炭素板KOH水溶液中の浸漬による曲げ
強度の変化を示す線図である。 ３１…ポリフエニレンオキサイド樹脂使用試
料、３２…ポリスルホ樹脂使用試料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 耐アルカリ性樹脂の表面に親和性処理により
樹脂との表面親和力を高めた黒鉛粉末を付着させ
てなる複合粉末を熱成形加工することを特徴とす
るアルカリ水溶液電解質型燃料電池用バイポーラ
プレートの製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、耐アルカリ性樹脂として、ポリスルホン樹
脂、ポリフエニレンオキサイド樹脂、ポリアリル
エーテル樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹
脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポ
リ塩化ビニール樹脂、ポリ四弗化エチレン樹脂、
ポリ四弗化エチレン―六弗化プロピレン樹脂のい
ずれかを用いることを特徴とするアルカリ水溶液
電解質型燃料電池用バイポーラプレートの製造方
法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
方法において、親和性処理として、ステアリン酸
処理、フエノール樹脂処理、ポリエステル処理、
プロセスオイル処理、ナフテン系オイル処理、脂
肪酸処理、水ガラス処理のいずれかを行うことを
特徴とするアルカリ水溶液電解質型燃料電池用バ
イポーラプレートの製造方法。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
かに記載の方法において、粒径180μｍ以下で60
μｍ以下の分量が30〜80％である黒鉛粉末を粒径
230μｍ以下の耐アルカリ性樹脂に樹脂合量が10
〜20％であるように付着させた複合粉末を用いる
ことを特徴とするアルカリ水溶液電解質型燃料電
池用バイポーラプレートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56101349A JPS585977A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | アルカリ水溶液電解質型燃料電池用バイポ−ラプレ−トの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56101349A JPS585977A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | アルカリ水溶液電解質型燃料電池用バイポ−ラプレ−トの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS585977A JPS585977A (ja) | 1983-01-13 |
| JPS6137738B2 true JPS6137738B2 (ja) | 1986-08-26 |
Family
ID=14298352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56101349A Granted JPS585977A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | アルカリ水溶液電解質型燃料電池用バイポ−ラプレ−トの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS585977A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1324411A3 (en) * | 2001-12-26 | 2004-12-22 | Mitsubishi Chemical Corporation | Composite material for fuel cell separator molding and production method thereof, and fuel cell separator which uses the composite material and production method thereof |
| NL1023776C2 (nl) | 2003-06-30 | 2005-01-03 | Roboxis B V | Robot. |
-
1981
- 1981-07-01 JP JP56101349A patent/JPS585977A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS585977A (ja) | 1983-01-13 |
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