JPS5926907A - 黒鉛製薄板及びその製造法 - Google Patents
黒鉛製薄板及びその製造法Info
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- JPS5926907A JPS5926907A JP57133812A JP13381282A JPS5926907A JP S5926907 A JPS5926907 A JP S5926907A JP 57133812 A JP57133812 A JP 57133812A JP 13381282 A JP13381282 A JP 13381282A JP S5926907 A JPS5926907 A JP S5926907A
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- graphite
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- thermosetting resin
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- 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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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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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】
本発明は高密度、高電導性の黒鉛製薄板及びその製造法
に関する。この薄板はリン酸型等の燃料電池の電極およ
びセパレーターとして特に有効なものである。
に関する。この薄板はリン酸型等の燃料電池の電極およ
びセパレーターとして特に有効なものである。
例えばリン酸型燃料電池の内部構造の１例を示せば第１
図のようである。
図のようである。
図で１、Ｉ′ は陰、陽両極であり、通常多孔質炭素
材で構成されている。両極の間にはリン酸ｍ液２が満た
されていて、周囲はフレキシブルシートで、リン酸溶液
を電極間に保持している。両極の外側には隔壁板３．３
＋ が配置されている。３１は溝で、燃料（Ｈ２，０２
ガス等）供給および反応物質（Ｈ２Ｏ等）除去のために
設けられている。このように構成されたものが単位ユニ
ットとなり、これが多数積層して電池となる。
材で構成されている。両極の間にはリン酸ｍ液２が満た
されていて、周囲はフレキシブルシートで、リン酸溶液
を電極間に保持している。両極の外側には隔壁板３．３
＋ が配置されている。３１は溝で、燃料（Ｈ２，０２
ガス等）供給および反応物質（Ｈ２Ｏ等）除去のために
設けられている。このように構成されたものが単位ユニ
ットとなり、これが多数積層して電池となる。
この電池において隔壁板は各二二ノ）セルの接続線の代
り、さらにはＨ２ガスと０２ガスの隔離のために使用さ
れるものである。
り、さらにはＨ２ガスと０２ガスの隔離のために使用さ
れるものである。
従って隔壁板としては比抵抗、通気率が小さい等の性質
が要求される。
が要求される。
本発明はこれらの要請に適合した黒鉛板及びその製造方
法を提供するものである。勿論、この黒鉛板はその他の
用途に使用できることは言うまでもない。
法を提供するものである。勿論、この黒鉛板はその他の
用途に使用できることは言うまでもない。
一般に炭素材はコークス、黒鉛等の粉、粒とピッチ、樹
脂等のバインダーを混練し、これを所望の形状に成形後
、焼成、黒鉛化し、さらに加工工程を経てつくられる。
脂等のバインダーを混練し、これを所望の形状に成形後
、焼成、黒鉛化し、さらに加工工程を経てつくられる。
また熱硬化性樹脂そのもの、例えばフルフリルアルコー
ル等の重合物を加熱、炭化して所謂ガラス状炭素もつく
られる。
ル等の重合物を加熱、炭化して所謂ガラス状炭素もつく
られる。
しかし特定の用途に応じたすべての特性を満足するもの
は得難い。例えば上記した前者の方法では電導性は良い
が、通気性の点では満足すべき状態にない。またガラス
状炭素は通気性は殆んどないが、電導性が比較的悪く、
コスト高である。その他層素材には熱分解黒鉛でつくら
れたものがある。これは炭化水素の熱分解で炭素を析出
さぜたもので、炭素の配向性、電気伝導度がよく、また
高密度で通気性の小さいものが得られるが、ある程度以
上大きな成形体を工業的に量産することは困難である。
は得難い。例えば上記した前者の方法では電導性は良い
が、通気性の点では満足すべき状態にない。またガラス
状炭素は通気性は殆んどないが、電導性が比較的悪く、
コスト高である。その他層素材には熱分解黒鉛でつくら
れたものがある。これは炭化水素の熱分解で炭素を析出
さぜたもので、炭素の配向性、電気伝導度がよく、また
高密度で通気性の小さいものが得られるが、ある程度以
上大きな成形体を工業的に量産することは困難である。
本発明は熱料電池用セパレーターとして優れた特性を有
する新規な黒鉛製薄板を加工工程を経ず、製品サイズの
大型化による装置的制約を解消した特殊な方法により、
工業的かつ経済的に製造することを可能としたものであ
る。
する新規な黒鉛製薄板を加工工程を経ず、製品サイズの
大型化による装置的制約を解消した特殊な方法により、
工業的かつ経済的に製造することを可能としたものであ
る。
＼５ノ
本発明の黒鉛製薄板は嵩密度１．５５〜１，７任＜９７
ＣｒＶ）、比抵抗１００〜４ｏｏ（ｘ１ｏ’Ω−ｃｔｎ
）、曲げ強さ３００〜４００ （ｋｙ／７）、ヤング率
１５００〜ｌ ９００ （ｋｌ／ｍｄ）、通気率１０
”〜１ ０−’（ｄ／５ｅｃ）の特性を有するもので
ある。
ＣｒＶ）、比抵抗１００〜４ｏｏ（ｘ１ｏ’Ω−ｃｔｎ
）、曲げ強さ３００〜４００ （ｋｙ／７）、ヤング率
１５００〜ｌ ９００ （ｋｌ／ｍｄ）、通気率１０
”〜１ ０−’（ｄ／５ｅｃ）の特性を有するもので
ある。
上記の特性の中で比抵抗、通気率は小さい程よいが、一
般的製法による混練、成形、焼成、黒鉛化工程を経て得
られる炭素材料では、通気率を１０”−５（ｃｒｄ ／
ｓｅｃ ）より低くすることは困難である。この特性
値の上限は上記した値より大きいと燃料電池の隔壁板の
ような用途には適さなくなる。
般的製法による混練、成形、焼成、黒鉛化工程を経て得
られる炭素材料では、通気率を１０”−５（ｃｒｄ ／
ｓｅｃ ）より低くすることは困難である。この特性
値の上限は上記した値より大きいと燃料電池の隔壁板の
ような用途には適さなくなる。
これらの制限は用途上および製法上の限界から設定され
たものである。電池の隔壁板として使用した場合、比抵
抗が前記の上限値より太きいとジｘ−ル発熱によるエネ
ルギーロスカ大キくなり発電効率の低下をきたす。
たものである。電池の隔壁板として使用した場合、比抵
抗が前記の上限値より太きいとジｘ−ル発熱によるエネ
ルギーロスカ大キくなり発電効率の低下をきたす。
通気率が１０−３（ｃｒｌ ／ｓｅａ ）より太きいと
燃料ガス（Ｉ（２，０２）等の隔離が困難となる。機械
的特性は圧砕強度、５０ｋｇ／ｃｆｆ１以上でないと電
池を組み立てる際等のハンドリングに支障をきだす。
燃料ガス（Ｉ（２，０２）等の隔離が困難となる。機械
的特性は圧砕強度、５０ｋｇ／ｃｆｆ１以上でないと電
池を組み立てる際等のハンドリングに支障をきだす。
本発明の製造法によれば単なる薄板はもちろんでちるが
、第２図に示すロールにリブ等を利すことにより加工工
程を経ずに第１図に示すような溝付薄板の製品をつくる
ことができる。
、第２図に示すロールにリブ等を利すことにより加工工
程を経ずに第１図に示すような溝付薄板の製品をつくる
ことができる。
次に製造法について説明する。
原料は黒鉛粉末と熱硬化性樹脂である。黒鉛粉、末は製
品の特性を前記の範囲にするために予め２．７００ Ｃ
以上のような高温で黒鉛化熱処理された１００μ？？Ｚ
以下の粒度の粉末を使用する。
品の特性を前記の範囲にするために予め２．７００ Ｃ
以上のような高温で黒鉛化熱処理された１００μ？？Ｚ
以下の粒度の粉末を使用する。
黒鉛でないコークス粉末を用いた場合には、前記特性を
満足することがむずかしい。熱硬化性樹脂としては粘度
２６．０００ ｃｐＪｄ上のレゾール系液状フェノール
樹脂が特に適する。ピッチや熱可塑性樹脂では成形時の
形状を最終製品まで保持することが難しく、壕だ前記特
性を満足する製品を得ることも難しい。
満足することがむずかしい。熱硬化性樹脂としては粘度
２６．０００ ｃｐＪｄ上のレゾール系液状フェノール
樹脂が特に適する。ピッチや熱可塑性樹脂では成形時の
形状を最終製品まで保持することが難しく、壕だ前記特
性を満足する製品を得ることも難しい。
黒鉛粉末と樹脂との混合比は前者１００重量部に対し、
後者１７〜３０重品適する。この範囲よシ少ないとペー
ストの成形性が悪く多いと硬化、焼成時にヒビ等の組織
不良を誘発する。
後者１７〜３０重品適する。この範囲よシ少ないとペー
ストの成形性が悪く多いと硬化、焼成時にヒビ等の組織
不良を誘発する。
両者をよく混練し、得られたペーストを第２図に示す原
理のロール成形機により薄板状に成形する。図において
４．４１ はロール、５は原料ペースト（７＋）の供
給用シーート、６は成形板７を受けるシ＝−トを示す。
理のロール成形機により薄板状に成形する。図において
４．４１ はロール、５は原料ペースト（７＋）の供
給用シーート、６は成形板７を受けるシ＝−トを示す。
ロールエツジ部には成形性を向上させる為厚さ５〜ｌＱ
ｍｍＸ巾１０朋のゴムバンドがまかれている（８）。ま
た９は成形の際、自重により成形板が変形や割れを起さ
ない為のサポートスライダーである。
ｍｍＸ巾１０朋のゴムバンドがまかれている（８）。ま
た９は成形の際、自重により成形板が変形や割れを起さ
ない為のサポートスライダーである。
このようにロール成形により、加圧すると同時に延伸す
ることにより、成形体を十分に緻密化することができる
。成形温度は常温〜１５０Ｃの範囲である。成形体は次
に第３図に示すような装置で加圧しつつ硬化するかもし
くは乾燥器（赤外線、電熱等）中で平板に挾んだ状態で
硬化させる。
ることにより、成形体を十分に緻密化することができる
。成形温度は常温〜１５０Ｃの範囲である。成形体は次
に第３図に示すような装置で加圧しつつ硬化するかもし
くは乾燥器（赤外線、電熱等）中で平板に挾んだ状態で
硬化させる。
ぺし
図１０では鋼板で、その表面に枠１０１ を載せる（（
ａ）図）。枠の厚みは成形・硬化後の成形体の厚さに等
しい、 枠内にロール成形された薄板を置き、その上に鋼板１１
を載せ、これら鋼板で成形体を挾み、それらの両側にシ
ーズ・ヒーターを埋め込んだ黒鉛ブロック１２．１２１
を設けた。１３はヒーターのリード線である（（ｂ）
および（Ｃ）図）。ブロック１２に加重をかけることに
より圧力が調節される。加圧硬化温度は樹脂が硬化する
１４０〜１７０Ｃ程度でよく、その後周知の炉により焼
成処理を行ない製品とする。また溝付薄板を得る為には
リプ付ロールによる成形、若しくは第３図における鋼板
の代りにリブ伺鋼板を用いる。
ａ）図）。枠の厚みは成形・硬化後の成形体の厚さに等
しい、 枠内にロール成形された薄板を置き、その上に鋼板１１
を載せ、これら鋼板で成形体を挾み、それらの両側にシ
ーズ・ヒーターを埋め込んだ黒鉛ブロック１２．１２１
を設けた。１３はヒーターのリード線である（（ｂ）
および（Ｃ）図）。ブロック１２に加重をかけることに
より圧力が調節される。加圧硬化温度は樹脂が硬化する
１４０〜１７０Ｃ程度でよく、その後周知の炉により焼
成処理を行ない製品とする。また溝付薄板を得る為には
リプ付ロールによる成形、若しくは第３図における鋼板
の代りにリブ伺鋼板を用いる。
実施例
黒鉛微粉 ８０重量部（粒度４４μ以下９９係、予熱処
理温度３，０ＯＯＣ） フェノール樹脂 ２０重量部 （レゾール系、粘度２７．２００ ｃ ＠ｐ ）常温に
て混和したペーストをロール成形（周速度０．３ ｍ／
” ） Ｌ、４間厚みのシートと成す。
理温度３，０ＯＯＣ） フェノール樹脂 ２０重量部 （レゾール系、粘度２７．２００ ｃ ＠ｐ ）常温に
て混和したペーストをロール成形（周速度０．３ ｍ／
” ） Ｌ、４間厚みのシートと成す。
これを硬化させた後、１．ｏｏＯＣ／１０時間の昇温速
度で最高温度１，０００Ｃに熱処理し製品と成す。
度で最高温度１，０００Ｃに熱処理し製品と成す。
ロール成形後、鋼板に挾んで無加圧で硬化した場合の製
品特性 サイズ；３００Ｘ４００ｍｆｆｌＸ厚み３，８朋嵩密度
１． ｓ ５１ （，９／ｄ）比抵抗 １９０ Ｘ
１０−５（Ω−ｃｍ）曲げ強さ ３０８ （ｋｇ／ｃｒ
ｄ ）ヤング率 １．５２０ （ｋｇ／ｍｆｌ ）通気
率 ９． ｔ Ｘ １０−’ （ｃＴｆｔ／５ｅｃ）ロ
ール成形後加圧硬化（０，１ｋｙ／ｃｒｆｌ ） した
場合の製品特性 サイズ；３００Ｘ４００７ｎ７１Ｘ厚み３．２ ｉｎ嵩
密度 １．７０３ （ｇ／ＣＩ＆） 比抵抗 １６５Ｘ１０’（Ω−Ｃｎ１）曲げ強さ ３２
３ （ｋｇ／ｃｒｆｌ ）ヤング率 １，６６８ （ｋ
ｇ、／ｍ＋＋り通気率 ３． ｓ Ｘ １０−” （ｄ
／ｓｅｃ ）
品特性 サイズ；３００Ｘ４００ｍｆｆｌＸ厚み３，８朋嵩密度
１． ｓ ５１ （，９／ｄ）比抵抗 １９０ Ｘ
１０−５（Ω−ｃｍ）曲げ強さ ３０８ （ｋｇ／ｃｒ
ｄ ）ヤング率 １．５２０ （ｋｇ／ｍｆｌ ）通気
率 ９． ｔ Ｘ １０−’ （ｃＴｆｔ／５ｅｃ）ロ
ール成形後加圧硬化（０，１ｋｙ／ｃｒｆｌ ） した
場合の製品特性 サイズ；３００Ｘ４００７ｎ７１Ｘ厚み３．２ ｉｎ嵩
密度 １．７０３ （ｇ／ＣＩ＆） 比抵抗 １６５Ｘ１０’（Ω−Ｃｎ１）曲げ強さ ３２
３ （ｋｇ／ｃｒｆｌ ）ヤング率 １，６６８ （ｋ
ｇ、／ｍ＋＋り通気率 ３． ｓ Ｘ １０−” （ｄ
／ｓｅｃ ）
第１図はリン酸型燃料電池の内部構造の１例を示す斜視
図、第２図はロール成形の概略斜視図、第３図は焼成装
置の１例を示す平面図及び側面図である。 ■、１１・・・陰極及び陽極 ２・・・・・・・リン酸溶液 ３・・・・・・・隔壁板 ４．４Ｉ・・愉ロール ７・・・・・・・成形板 ７ＩＩ＋＃・・・・ペースト １０・・・・・鋼板 １２−・・・・黒鉛ブロック 特許出願人 昭和電工株式会社 代理人 菊 地 鞘 − 第１図 幣３図 （ＣＬ） Ｕ 山）
図、第２図はロール成形の概略斜視図、第３図は焼成装
置の１例を示す平面図及び側面図である。 ■、１１・・・陰極及び陽極 ２・・・・・・・リン酸溶液 ３・・・・・・・隔壁板 ４．４Ｉ・・愉ロール ７・・・・・・・成形板 ７ＩＩ＋＃・・・・ペースト １０・・・・・鋼板 １２−・・・・黒鉛ブロック 特許出願人 昭和電工株式会社 代理人 菊 地 鞘 − 第１図 幣３図 （ＣＬ） Ｕ 山）
Claims (2)
- （１）黒鉛微粉が熱硬化性樹脂の炭化物により一体に結
合し、 に隻μ 嵩密度１．５５〜ｔｙ７ｅ（ｙ／ｍ）、比抵抗１００〜
４００（×１０−５Ω−ｃｒｎ）、曲げ強さ３００〜４
００（ｋ！、／ｃＩｉｔ）、ヤング率１５００〜１９０
０ （ｋｇ／ｍｆ）、通気率１０’〜１．０−５（ｄ／
蹴）である黒鉛製薄板。 - （２）予め２，７００Ｃ以上に熱処理した粒度１００μ
ｍ以下の黒鉛微粉に液状熱硬化性樹脂を加え混練したペ
ーストをロール成形機により薄板状に成形し、次いで常
圧下で加熱硬化もしくは該薄板の両側に加熱板を当接し
加圧しながら硬化させ、その後、常法により加熱炭化処
理することを特徴とする嵩密度１５５〜を １、７ ｅ （ｇ ／ ｃｒｌ ）、比抵抗ｌＯＯ〜４
００（×１０−５Ω−ｃｍ）、曲げ強さ３００〜４００
（ｋｙ／ｃｆｆｌ）、ヤング率１５００〜１９００（Ｉ
ｃｙ−／ｍＪ）、通気率１０−５〜１０ ’ （ｄ／ｓ
ｅｃ ）の黒鉛製薄板の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57133812A JPS5926907A (ja) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | 黒鉛製薄板及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57133812A JPS5926907A (ja) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | 黒鉛製薄板及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5926907A true JPS5926907A (ja) | 1984-02-13 |
Family
ID=15113613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57133812A Pending JPS5926907A (ja) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | 黒鉛製薄板及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5926907A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61161664A (ja) * | 1985-01-09 | 1986-07-22 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | 燃料電池用セパレ−タ−の製造方法 |
| JPS61185870A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池用炭素質プレ−トの製法 |
| FR2588421A1 (fr) * | 1985-10-04 | 1987-04-10 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Substrat d'electrode pourvu d'une tubulure, pour une pile a combustible et procede pour le produire |
| FR2589282A1 (fr) * | 1985-10-25 | 1987-04-30 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Substrat d'electrode pourvu de joints peripheriques pour une pile a combustible et procede pour le produire |
| US6746792B2 (en) | 2001-03-02 | 2004-06-08 | Nisshinbo Industries, Inc. | Fuel cell separator composition, fuel cell separator and method of manufacture, and solid polymer fuel cell |
| US6803139B2 (en) | 2000-07-04 | 2004-10-12 | Nisshinbo Industries, Inc. | Electrically conductive resinous composition, fuel cell separator and production thereof, and polymer electrolyte fuel cell |
| WO2003094272A3 (en) * | 2002-04-30 | 2004-12-09 | Mosaic Energy L L C | Polymer electrolyte membrane fuel cell separator plate composition |
| JP2007005263A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 燃料電池用セパレータ成形用組成物及び燃料電池用セパレータ |
| WO2014148649A1 (ja) | 2013-03-22 | 2014-09-25 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | カーボン板及び複合カーボン板 |
-
1982
- 1982-08-02 JP JP57133812A patent/JPS5926907A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007005263A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 燃料電池用セパレータ成形用組成物及び燃料電池用セパレータ |
| WO2014148649A1 (ja) | 2013-03-22 | 2014-09-25 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | カーボン板及び複合カーボン板 |
| KR20150134387A (ko) | 2013-03-22 | 2015-12-01 | 신닛테츠스미킹 마테리알즈 가부시키가이샤 | 카본판 및 복합 카본판 |
| US9718688B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-08-01 | Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd. | Carbon plate and composite carbon plate |
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