本申请要解决的课题在于，提供一种碳纤维无纺布，其具有作为固体高分子型燃料电池的电极基材的优异导电性和热传导性，并且作为气体扩散性、排水性优异的基材有用。本发明专利技术为一种碳纤维无纺布，其在表面分散形成有多个非贯通孔，所述非贯通孔具有大于碳纤维无纺布的平均孔面积的开口面积，俯视时，在所述非贯通孔的周边部观察不到断裂纤维。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本申请要解决的课题在于，提供一种碳纤维无纺布，其具有作为固体高分子型燃料电池的电极基材的优异导电性和热传导性，并且作为气体扩散性、排水性优异的基材有用。本专利技术为一种碳纤维无纺布，其在表面分散形成有多个非贯通孔，所述非贯通孔具有大于碳纤维无纺布的平均孔面积的开口面积，俯视时，在所述非贯通孔的周边部观察不到断裂纤维。【专利说明】碳纤维无纺布、碳纤维无纺布的制造方法和碳纤维前体纤维 无纺布
本专利技术设及适合用于燃料电池、特别是固体高分子型燃料电池的气体扩散电极的 碳纤维无纺布、碳纤维无纺布的制造方法和用于该碳纤维无纺布的制造的碳纤维前体纤维 无纺布。 背景技術 在通过使燃料和氧化剂反应从而发电的燃料电池体系当中，特别是固体高分子型燃料 电池可W在l〇〇°C左右的比较低的溫度下进行发电，并且输出密度高，因此用在通过电动发 动机来行进的汽车的电源、家庭用热电联产体系等中。 通常，固体高分子型燃料电池用电解质膜分隔含有氨的燃料气体和含有氧的氧化 剂气体，供给燃料气体侧称为阳极侧，供给氧化剂气体侧称为阴极侧。在阳极侧的隔膜沟中 供给的燃料气体向接触隔膜的气体扩散电极内扩散，通过配置在气体扩散电极的另一面 (与接触隔膜侧相反的面)上的阳极催化剂层分离为电子和质子。电子介由催化剂层的碳粒 子、构成气体扩散电极的碳纤维从而与燃料电池外部的负载(装置)相连接，由此可W提取 出直流电流。该电子经过阴极的气体扩散电极，通过阳极催化剂层产生的质子介由电解质 膜向阴极催化剂层移动。此外，含有氧的氧化剂气体被供给至阴极侧的隔膜沟，向接触隔膜 的气体扩散电极内扩散，通过配置在气体扩散电极的另一面上的阴极催化剂层，与质子、电 子一起生成水。生成的水介由气体扩散电极从催化剂层向阴极侧的隔膜沟移动，经由隔膜 沟内向燃料电池外排出。 在固体高分子型燃料电池中，如果为了得到导电性、热传导度而使气体扩散电极 致密化，则存在对于反应而言必要的氨和氧的扩散变得不充分的情况。此外，存在下述情 况:在反应中生成的水填塞催化剂层、气体扩散电极的空隙，阻碍氨、氧的输运，也即是发生 阻塞，由此得不到高发电效率。另一方面，当对电解质膜、催化剂层的离聚物的加湿不充分 从而干燥推进、也即是发生干透时，也不出意料地存在得不到高发电效率的情况。针对运些 课题，虽然通过将气体扩散碳纤维无纺布用氣树脂等进行拨水处理的方法、在气体扩散电 极中形成包含氣树脂和导电粒子的微小孔层（W下称为微孔层）的方法等来试图改善水的 排出，但其效果不充分，还需要进一步的改善。 例如，在专利文献1和2中，公开了将在通道侧形成有具有开口的孔的碳纸作为气 体扩散电极，由此可W经由孔将生成的水顺杨地排出的技术。 在专利文献2和3中，公开了在气体扩散碳纤维无纺布上通过激光加工形成深度为 厚度的20~80%的非贯通孔，由此兼顾生成的水的排水和电解质膜、催化剂层的离聚物的保 湿性的技术。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开平8-111226号公报 专利文献2:日本特开2009-211928号公报 专利文献3:日本特开2011-96385号公报。
技术实现思路
[000引专利技术所要解决的课题 在专利文献1中，作为优选的方式记载了在碳纤维无纺布的厚度方向上设置贯通孔。运 虽然有抑制阻塞的效果，但留下了因电解质膜、催化剂层的离聚物的干燥而导致的干透的 课题。 在专利文献2和专利文献3中，公开了通过激光、机械加工在气体扩散电极上形成 非贯通孔的技术。运样的非贯通孔与贯通孔相比，虽然变得容易抑制电解质膜、催化剂层的 离聚物的干燥，但是不能避免保湿性的下降。 解决课题的手段 为了解决上述课题的本专利技术是碳纤维无纺布，其在表面分散形成有多个非贯通孔，所 述非贯通孔具有大于碳纤维无纺布的平均孔面积的开口面积，在非贯通孔的周边部观察不 到断裂纤维。 专利技术效果 通过将本专利技术碳纤维无纺布用于气体扩散电极，可W制作燃料电池，所述燃料电池 W 高水平兼顾抑制因从气体扩散电极的排水等而导致的阻塞和抑制因电解质膜、催化剂层的 离聚物的保湿等而导致的干透。 附图简要说明 图1:由实施例1得到的本专利技术的碳纤维无纺布的表面的扫描型电子显微镜照片。 图2:由实施例2得到的本专利技术的碳纤维无纺布的表面的光学显微镜照片。 图3:由实施例3得到的本专利技术的碳纤维无纺布的截面的扫描型电子显微镜照片。【具体实施方式】[001引〈碳纤维无纺布〉 W下，W将本专利技术的碳纤维无纺布用作固体高分子型燃料电池用的气体扩散电极的情 况作为实例进行说明。 在本专利技术中，碳纤维无纺布是指由碳纤维构成的网材或者片材。碳纤维是将碳纤 维前体纤维在非活性气体氛围下进行加热碳化得到的，碳纤维无纺布是将碳纤维前体纤维 无纺布在非活性气体氛围下进行加热使其碳化得到的。应予说明，关于碳纤维前体纤维将 在后文说明。作为网材，可W使用干式的平行铺设网材或者交叉铺设网材、气流铺设网材、 湿式的抄造网材、挤出法的纺粘网材、烙喷网材、电纺网材等。此外，作为片材，可W使用使 运些网材机械地交错而得到的片材、加热使其烙合而得到的片材、通过粘合剂使其粘合而 得到的片材等。 本专利技术的碳纤维无纺布优选包含纤维长度大于20mm的碳纤维。如果纤维长度大于 20mm，则在非贯通孔的周边部的纤维端部的露出变少，可W提高如后所述的碳纤维无纺布 内部的保湿性，与此同时，容易得到沿非贯通孔的厚度方向的纤维取向，可W提高厚度方向 的导电性。碳纤维的纤维长度更优选大于30mm。此外，纤维长度的上限没有特别的限定，但 一般而言优选IOOmmW下。应予说明，在本专利技术中，纤维长度意指数均纤维长度。 碳纤维的纤维直径越小则越容易实现高的表观密度，在一方面得到导电性、热传 导优异的碳纤维无纺布，但另一方面碳纤维无纺布的平均孔径变小，存在排水性、气体扩散 性下降的倾向。因此，碳纤维的纤维直径优选根据碳纤维无纺布的用途而适当地决定，但用 作一般的气体扩散电极时，优选3~30皿，更优选5~20皿。 在碳纤维无纺布中，如果在碳纤维彼此的连接点上附着作为粘合剂的碳化物，贝U 碳纤维彼此的连接点处的接触面积变大，可W得到优异的导电性和热传导性。作为赋予运 样的粘合剂的方法，可W举出将粘合剂溶液浸渗或者喷射至碳化处理后的碳纤维无纺布， 在惰性氛围下再次进行加热处理W将粘合剂碳化的方法。在运种情况下，作为粘合剂，可W 使用酪醒树脂、环氧树脂、=聚氯胺甲醒树脂、巧喃树脂之类的热固性树脂，在其中，从碳化 收率高的观点出发，特别优选酪醒树脂。此外，如后所述，也优选将热塑性树脂混纺在碳纤 维前体无纺布中的方法。 本专利技术的碳纤维无纺布的平均孔径为优选40miW上，更优选45wiiW上，进一步优 选50皿W上。上限没有特别的限定，但优选lOOwnW下，更优选80皿^下。如果平均孔径为40 皿W上，贝帷气体的扩散和排水方面得到高性能。此外，如果平均孔径为1〇〇皿W下，贝略在 容易防止干透的有利之处。应予说明，本专利技术的碳纤维无纺布的平均孔径是指通过压隶法 测定的值。运可W例如使用化reMaste;r(Quantac虹ome公司生产）等进行测定，在本专利技术中， 使用W480dyn/cm作为水银的表面张力O、W140°作为水银和碳纤维无纺布本文档来自技高网...
【技术保护点】
碳纤维无纺布，其在表面分散形成有多个非贯通孔，所述非贯通孔具有大于碳纤维无纺布的平均孔面积的开口面积，在所述非贯通孔的周边部观察不到断裂纤维。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：梶原健太郎，下山悟，堀口智之，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。