JPS64354B2 - - Google Patents
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- JPS64354B2 JPS64354B2 JP58192404A JP19240483A JPS64354B2 JP S64354 B2 JPS64354 B2 JP S64354B2 JP 58192404 A JP58192404 A JP 58192404A JP 19240483 A JP19240483 A JP 19240483A JP S64354 B2 JPS64354 B2 JP S64354B2
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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
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
〔発明の利用分野〕
本発明は導電性のある多孔質平板を得るための
前駆体であるカーボンを含む発泡構造体の成形方
法と燃料電池電極として用いるための多孔質平板
の製造方法に関するものである。すなわち化学エ
ネルギーを連続的に電気エネルギーに変換するた
めには、燃料をスムースに通過させると同時に化
学反応を促進させる必要から多孔質構造と導電性
が必須要件であり、このような電極の製造方法を
提供する。 〔発明の背景〕 燃料電池を電力事業用に用いるための開発研究
は米国において1972年頃より開始され、現在パイ
ロツトプラントが稼動できる段階まで至つたが出
力は4500KW程度と小さい。これより出力の大き
い発電プラントをエネルギ変換効率を高くかつ経
済的につくるには、電池構成要素の性能向上のみ
ならず生産性の向上を要する。 本発明の対象とする大面積の電極の製造方法に
関しては試行的に検討されている例が数件見られ
るが、いずれも多大の工数（１〜３日）を要して
おり電力事業用に供し得るレベルに至つていな
い。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、燃料電池用の電極として、燃
料ガスの連続的な通過と電気エネルギを取出すた
めの導電性を有する極板としての２つの機能を満
し、製造工数を現在試行段階にある従来方法に比
べ1/3〜1/10程度に短縮できる多孔質平板の製造
方法を提供するにある。 〔発明の概要〕 本発明による多孔質平板の製造方法は、ポリウ
レタン、ナイロン、ポリスチレン、エポキシ、ポ
リエステル又はシリコーンの生成主材に炭素粉又
は炭素繊維の少なくとも一種と発泡剤としての低
沸点溶剤を含有させた液状組成物Ａと液状硬化剤
Ｂとを反応射出成形方法により混合して型キヤビ
テイ内に射出し、所望の平板形状に成形したのち
得られた成形品を焼成することにより炭化と同時
に多孔質化した導電性のある多孔質平板を製造す
ることにある。 すなわち液状組成物Ａ液中に含まれる低沸点溶
剤（発泡剤）は、Ａ液とＢ液との化学反応により
発生した熱により気化して系内で発泡微小球体を
形成することを利用して、射出量を制御すること
により、RIM成形品密度を10〜1000Kg／m3程度
の範囲内で自由に変えられる特徴をもつている。 また炭素粉または繊維を混合できることも自由
である。なおこの炭素は焼成により残留し、導電
性極板として作用するものである。焼成の際、Ａ
液とＢ液の反応生成物は、大部分は分解して飛散
するが、炭素分は残留してバインダーとしての作
用と導電性極板としての作用を合せもつものであ
る。 上記Ａ液とＢ液を出発原料としたRIM成形品
は、最終製品である電極において燃料ガスを通過
させるための気孔の比率が、前駆体である発泡構
造体成形品の発泡倍率に比例することを利用して
任意に制御できる特徴を有する。 また液体原料を用いるため、一般のプラスチツ
クの射出成形に用いられる高圧力（500〜1500
Kg／cm2）に比べ1/50〜1/150と小さい低圧力（10
Kg／cm2）のもとに成形できるため、電極のような
大型の部品（500〜2000mm角、厚さ１〜50mm）を
ソリなどの変形を伴うことなく、成形できるとい
う特徴があり、事業用燃料電池の電極製造方法に
は好個の必須技術を提供するものである。 加えて混合、射出機能を有するケミカルユニツ
ト１台で、型締機を１〜10台連結して成形できる
ため、生産性は大巾に向上できる。 以上の観点から事業用に展開する上で、電極の
前駆体製造方法としてもつとも有力な手法と考え
る。 第２はRIMによる発泡構造成形品を焼成する
工程である。副次的には板の形状として凹凸加工
をほどこす必要のある場合は、焼成前後に機械加
工をほどこしても何らさしつかえない。 以上の方法による燃料電池電極の製造方法は、
従来試行的につくられている黒鉛粉末あるいは炭
素せんいの抄造（紙をすく方法と類似）、粘結剤
含浸、乾燥、ヒートプレス、成形、焼成、機械加
工による電極作成という代表的方法に比べ、製造
工数を1/3〜1/10程度まで短縮できるものである。 〔発明の実施例〕 以下本発明を図に示す実施例にもとずいて説明
する。 第１図は、リン酸型燃料電池の原理を示すもの
で燃料ガスの水素と酸素を気孔をもつ電極（２お
よび４）を通過させ、化学反応により水を生成す
る過程で電気をとり出す方法を図示したものであ
る。 第２図は、電池構成を示したもので、12および
15が本発明の対象となる電極である。この電極の
詳細を第３図に示す。 以下実施例を以て本発明の具体的内容について
述べる。 実施例 １ 黒鉛粉末CPB（日本黒鉛製）を30重量％、発泡
剤フレオンＲ−11を８重量％含むポリオール組成
物Ａ液を調整し、同様に上記CPB30重量％含む
イソシアネートＢ液を調整した。 両液を反応射出成形機（シンシナテイ・ミラク
ロン製LRM−R25改造形）により混合し、第３
図に示すキヤビテイ形状（厚さ3.5mm）を有し、
80℃に予熱したスチール製型内に射出して５分後
に第３図のような形状で、発泡倍率2.5の気泡を
有する成形品を得た。 これを220℃、空気雰囲気下で４時間焼成した。
次に窒素ガスパージ下800℃で４時間焼成した。
さらに徐々に昇温して1800℃で４時間焼成したの
ち降温し、気孔を有する電極板を得た。 この電極の諸物性は常法により測定し、結果は
表１に示す通りである。
前駆体であるカーボンを含む発泡構造体の成形方
法と燃料電池電極として用いるための多孔質平板
の製造方法に関するものである。すなわち化学エ
ネルギーを連続的に電気エネルギーに変換するた
めには、燃料をスムースに通過させると同時に化
学反応を促進させる必要から多孔質構造と導電性
が必須要件であり、このような電極の製造方法を
提供する。 〔発明の背景〕 燃料電池を電力事業用に用いるための開発研究
は米国において1972年頃より開始され、現在パイ
ロツトプラントが稼動できる段階まで至つたが出
力は4500KW程度と小さい。これより出力の大き
い発電プラントをエネルギ変換効率を高くかつ経
済的につくるには、電池構成要素の性能向上のみ
ならず生産性の向上を要する。 本発明の対象とする大面積の電極の製造方法に
関しては試行的に検討されている例が数件見られ
るが、いずれも多大の工数（１〜３日）を要して
おり電力事業用に供し得るレベルに至つていな
い。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、燃料電池用の電極として、燃
料ガスの連続的な通過と電気エネルギを取出すた
めの導電性を有する極板としての２つの機能を満
し、製造工数を現在試行段階にある従来方法に比
べ1/3〜1/10程度に短縮できる多孔質平板の製造
方法を提供するにある。 〔発明の概要〕 本発明による多孔質平板の製造方法は、ポリウ
レタン、ナイロン、ポリスチレン、エポキシ、ポ
リエステル又はシリコーンの生成主材に炭素粉又
は炭素繊維の少なくとも一種と発泡剤としての低
沸点溶剤を含有させた液状組成物Ａと液状硬化剤
Ｂとを反応射出成形方法により混合して型キヤビ
テイ内に射出し、所望の平板形状に成形したのち
得られた成形品を焼成することにより炭化と同時
に多孔質化した導電性のある多孔質平板を製造す
ることにある。 すなわち液状組成物Ａ液中に含まれる低沸点溶
剤（発泡剤）は、Ａ液とＢ液との化学反応により
発生した熱により気化して系内で発泡微小球体を
形成することを利用して、射出量を制御すること
により、RIM成形品密度を10〜1000Kg／m3程度
の範囲内で自由に変えられる特徴をもつている。 また炭素粉または繊維を混合できることも自由
である。なおこの炭素は焼成により残留し、導電
性極板として作用するものである。焼成の際、Ａ
液とＢ液の反応生成物は、大部分は分解して飛散
するが、炭素分は残留してバインダーとしての作
用と導電性極板としての作用を合せもつものであ
る。 上記Ａ液とＢ液を出発原料としたRIM成形品
は、最終製品である電極において燃料ガスを通過
させるための気孔の比率が、前駆体である発泡構
造体成形品の発泡倍率に比例することを利用して
任意に制御できる特徴を有する。 また液体原料を用いるため、一般のプラスチツ
クの射出成形に用いられる高圧力（500〜1500
Kg／cm2）に比べ1/50〜1/150と小さい低圧力（10
Kg／cm2）のもとに成形できるため、電極のような
大型の部品（500〜2000mm角、厚さ１〜50mm）を
ソリなどの変形を伴うことなく、成形できるとい
う特徴があり、事業用燃料電池の電極製造方法に
は好個の必須技術を提供するものである。 加えて混合、射出機能を有するケミカルユニツ
ト１台で、型締機を１〜10台連結して成形できる
ため、生産性は大巾に向上できる。 以上の観点から事業用に展開する上で、電極の
前駆体製造方法としてもつとも有力な手法と考え
る。 第２はRIMによる発泡構造成形品を焼成する
工程である。副次的には板の形状として凹凸加工
をほどこす必要のある場合は、焼成前後に機械加
工をほどこしても何らさしつかえない。 以上の方法による燃料電池電極の製造方法は、
従来試行的につくられている黒鉛粉末あるいは炭
素せんいの抄造（紙をすく方法と類似）、粘結剤
含浸、乾燥、ヒートプレス、成形、焼成、機械加
工による電極作成という代表的方法に比べ、製造
工数を1/3〜1/10程度まで短縮できるものである。 〔発明の実施例〕 以下本発明を図に示す実施例にもとずいて説明
する。 第１図は、リン酸型燃料電池の原理を示すもの
で燃料ガスの水素と酸素を気孔をもつ電極（２お
よび４）を通過させ、化学反応により水を生成す
る過程で電気をとり出す方法を図示したものであ
る。 第２図は、電池構成を示したもので、12および
15が本発明の対象となる電極である。この電極の
詳細を第３図に示す。 以下実施例を以て本発明の具体的内容について
述べる。 実施例 １ 黒鉛粉末CPB（日本黒鉛製）を30重量％、発泡
剤フレオンＲ−11を８重量％含むポリオール組成
物Ａ液を調整し、同様に上記CPB30重量％含む
イソシアネートＢ液を調整した。 両液を反応射出成形機（シンシナテイ・ミラク
ロン製LRM−R25改造形）により混合し、第３
図に示すキヤビテイ形状（厚さ3.5mm）を有し、
80℃に予熱したスチール製型内に射出して５分後
に第３図のような形状で、発泡倍率2.5の気泡を
有する成形品を得た。 これを220℃、空気雰囲気下で４時間焼成した。
次に窒素ガスパージ下800℃で４時間焼成した。
さらに徐々に昇温して1800℃で４時間焼成したの
ち降温し、気孔を有する電極板を得た。 この電極の諸物性は常法により測定し、結果は
表１に示す通りである。
以上説明したように本発明によれば、燃料電池
用電極として性能上問題なく、発電コストを低減
するために有効な電極の新しい製造方法が確立で
きた。すなわち、液体原料を出発材料とする新規
な反応射出成形法を用いることにより、低圧力下
でソリ等の変形なく大形の電極を同時に多数個製
造する技術を提供することにより、従来試行的に
行なわれている工法に比べ、工数を1/3〜1/10ま
で大巾に短縮できる。 この技術により燃料電池を事業用に展開して行
く上で大きな寄与がはかれるものと考える。
用電極として性能上問題なく、発電コストを低減
するために有効な電極の新しい製造方法が確立で
きた。すなわち、液体原料を出発材料とする新規
な反応射出成形法を用いることにより、低圧力下
でソリ等の変形なく大形の電極を同時に多数個製
造する技術を提供することにより、従来試行的に
行なわれている工法に比べ、工数を1/3〜1/10ま
で大巾に短縮できる。 この技術により燃料電池を事業用に展開して行
く上で大きな寄与がはかれるものと考える。
第１図はリン酸型燃料電池の原理を示す図、第
２図は同電池構成を示す図、第３図は電極を示し
た図。 １……水素室、２……電極（水素極）、３……
電解質マトリツクス、４……電極（空気極）、５
……空気室、１１……セパレータ、１２……電
極、１３……電極触媒、１４……電解質マトリツ
クス、１５……電極。
２図は同電池構成を示す図、第３図は電極を示し
た図。 １……水素室、２……電極（水素極）、３……
電解質マトリツクス、４……電極（空気極）、５
……空気室、１１……セパレータ、１２……電
極、１３……電極触媒、１４……電解質マトリツ
クス、１５……電極。
Claims (1)
- １ ポリウレタン、ナイロン、ポリスチレン、エ
ポキシ、ポリエステル又はシリコーンの生成主材
に炭素粉又は炭素繊維の少なくとも一種と発泡剤
としての低沸点溶剤を含有させた液状組成物と液
状硬化剤とを反応射出成形方法により混合して型
キヤビテイ内に射出し、所望の平板形状に成形し
たのち得られた成形品を焼成することにより、炭
化と同時に多孔質化した多孔質平板を製造するこ
とを特徴とする多孔質平板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58192404A JPS6086012A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 多孔質平板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58192404A JPS6086012A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 多孔質平板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6086012A JPS6086012A (ja) | 1985-05-15 |
| JPS64354B2 true JPS64354B2 (ja) | 1989-01-06 |
Family
ID=16290750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58192404A Granted JPS6086012A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 多孔質平板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6086012A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07118323B2 (ja) * | 1986-07-14 | 1995-12-18 | 呉羽化学工業株式会社 | 電極基板の製造方法 |
| US20020022170A1 (en) | 2000-08-18 | 2002-02-21 | Franklin Jerrold E. | Integrated and modular BSP/MEA/manifold plates for fuel cells |
| US7670707B2 (en) | 2003-07-30 | 2010-03-02 | Altergy Systems, Inc. | Electrical contacts for fuel cells |
| TWI416830B (zh) * | 2007-12-18 | 2013-11-21 | Hitachi Ltd | Switchboard |
-
1983
- 1983-10-17 JP JP58192404A patent/JPS6086012A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6086012A (ja) | 1985-05-15 |
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