多孔质碳纤维片材的制造方法及多孔质碳电极的制造方法技术

本发明专利技术其目的在于，提供一种制造成本比较低且制造效率高的多孔质碳纤维片材的制造方法，及使用了该多孔质碳纤维片材的多孔质碳电极的制造方法。本发明专利技术的多孔质碳纤维片材的制造方法，具备：通过溶有无灰煤的溶液的电纺丝，在基板表面毡状堆积微细纤维的工序；加热在上述堆积工序中得到的微细纤维堆积物的工序。作为上述堆积工序，可以具备：混合煤和溶剂的工序；从经由上述混合工序得到的浆料中的上述煤中，使可溶于上述溶剂的成分溶出的工序；将经由上述溶出工序溶出后的上述浆料，分离成含有溶剂可溶成分的液体成分和溶剂不溶成分的工序。本发明专利技术的多孔质碳电极的制造方法，具备将根据该多孔质碳纤维片材的制造方法而制造的多孔质碳纤维片材，成形为电极的工序。

Manufacturing method of porous carbon fiber sheet and porous carbon electrode

The invention aims to provide a manufacturing method of porous carbon fiber sheet with low manufacturing cost and high manufacturing efficiency, and a manufacturing method of porous carbon electrode using the porous carbon fiber sheet. The manufacturing method of the porous carbon fiber sheet of the invention has the following steps: the process of felting micro fibers on the surface of the substrate by electrospinning with or without the solution of coal ash; the process of heating the micro fiber pile obtained in the above stacking process. As the above stacking process, it can be: the process of mixing coal and solvent; the process of dissolving the components soluble in the above solvent from the above coal in the slurry obtained by the above mixing process; the process of separating the slurry dissolved by the above dissolving process into the liquid components containing the solvent soluble components and the solvent insoluble components. The manufacturing method of the porous carbon electrode of the invention has the process of forming the porous carbon fiber sheet manufactured according to the manufacturing method of the porous carbon fiber sheet into an electrode.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多孔质碳纤维片材的制造方法及多孔质碳电极的制造方法
本专利技术涉及多孔质碳纤维片材的制造方法和多孔质碳电极的制造方法。
技术介绍
作为具有气体和液体的流体扩散性的多孔质碳纤维片材的制造方法，公知的是将短碳纤维与粘合剂物质混合结成毡状而制作的方法。在现有的多孔质碳纤维片材的制造方法中，因为需要借助粘合剂物质进行成型，所以其制造效率存在改善的余地。作为不需要成型的多孔质碳纤维片材的制造方法，提出有使电纺丝而成的纤维碳化的方法(参照日本特开2011－157668号公报、国际公开第2011/070893号公报)。在现有的电纺丝方法中，对沥青系物质供给预热气体进行纺丝，或对含有可电纺丝的高分子物质和有机化合物及过渡金属的组成物进行纺丝。像这样通过现有的电纺丝进行的多孔质碳纤维片材的制造方法中，碳原料中需要特殊的材料和碳以外的物质。因此，在基于现有的电纺丝进行的多孔质碳纤维片材的制造方法中，在制造成本方面存在改善的余地。【先行技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本特开2011－157668号公报【专利文献2】国际公开第2011/070893号公报
技术实现思路
本专利技术基于上述这样的情况而成，其目的在于，提供一种制造成本比较低，且制造效率高的多孔质碳纤维片材的制造方法，及使用该多孔质碳纤维片材的多孔质碳电极的制造方法。用于解决上述课题而做的专利技术，是一种多孔质碳纤维片材的制造方法，其具备：通过溶有无灰煤的溶液的电纺丝，在基板表面上毡状堆积微细纤维的工序；加热由上述堆积工序得到的微细纤维堆积物的工序。在该多孔质碳纤维片材的制造方法中，使用无灰煤作为碳原料。无灰煤比较廉价，并具有优异的电纺丝性，不需要碳以外的物质。另外，在该多孔质碳纤维片材的制造方法中，基于无灰煤优异的石墨化性，不用实施成型等的处理，通过电纺丝便能够以高比表面积容易地得到微细纤维状的多孔质碳纤维。因此，该多孔质碳纤维片材的制造方法，制造成本比较低，且制造效率高。作为上述堆积工序，其中可具备如下工序：混合煤和溶剂的工序；从经由上述混合工序得到的浆料中的上述煤中使可溶于上述溶剂的成分溶出的工序；将上述溶出工序中溶出后的上述浆料分离成含有溶剂可溶成分的液体成分和溶剂不溶成分的工序。如此通过使用以溶剂萃取过的煤作为作为无灰煤，能够进一步提高制造效率，且能够降低制造成本。可以调整电纺丝的电压或上述溶液中的无灰煤的含量，使得到的碳纤维的平均直径为0.5μm以上、5μm以下。如此通过将所得到的碳纤维的平均直径调整到上述范围内，从而电纺丝时纤维彼此适度纠缠，流体扩散性提高。用于解决上述课题而成的另一专利技术，是多孔质碳电极的制造方法，其具备将通过该多孔质碳纤维片材的制造方法制造而成的多孔质碳纤维片材成形为电极的工序。在该多孔质碳电极的制造方法中，因为对通过该多孔质碳纤维片材的制造方法而制造而成的多孔质碳纤维片材进行成形而形成电极，所以能够以比较低的制造成本且高效率地制造具有流体扩散性的电极。如以上说明，本专利技术的多孔质碳纤维片材的制造方法及使用该多孔质碳纤维片材的多孔质碳电极的制造方法，制造成本比较低，且制造效率高。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式的多孔质碳纤维片材的制造方法的概略流程图。图2是图1的堆积工序的概略流程图。图3是表示电纺丝部的示意性的概略图。图4是实施例1的多孔质碳纤维片材的光学显微镜照片。图5是实施例1的多孔质碳纤维片材的碳纤维的扫描电子显微镜照片。图6是表示实施例1的多孔质碳纤维片材的细孔直径分布的图。具体实施方式以下，对于本专利技术的多孔质碳纤维片材的制造方法和多孔质碳电极的制造方法的一个实施方式进行说明。〔多孔质碳纤维片材的制造方法〕该多孔质碳纤维片材的制造方法，如图1所示，主要具备堆积工序S1和加热工序S2。该多孔质碳纤维片材的制造方法，例如能够由主要具备煤供给部、溶剂供给部、混合部、升温部、溶出部、分离部、电纺丝部和加热部的制造装置进行。[堆积工序]在堆积工序S1中，通过溶有无灰煤的溶液的电纺丝，在基板表面上毡状堆积微细纤维。堆积工序S1如图2所示具备第一混合工序S11、溶出工序S12、固液分离工序S13、蒸发分离工序S14、第二混合工序S15和电纺丝工序S16。＜第一混合工序＞在第一混合工序S11中混合煤和溶剂。该第一混合工序S11，例如通过煤供给部、溶剂供给部和混合部进行。(煤供给部)煤供给部将煤供给到混合部。作为煤供给部，能够使用在常压状态下使用的常压料斗，在常压状态和加压状态下使用的加压料斗等的公知的煤斗。从煤供给部供给的煤是作为无灰煤的原料的煤。作为上述煤能够使用各种品质的煤。例如可适宜使用无灰煤的萃取率高的烟煤、和更廉价的低品位煤(次烟煤和褐煤)。另外，若以粒度对煤进行分类，则适宜使用被细小粉碎的煤。在此所谓“被细小粉碎的煤”意思是粒度低于1mm的煤的质量相对于煤总体的质量的比例为80％以上的煤。另外，作为从煤供给部供给的煤也能够使用块煤。在此所谓“块煤”意思是粒度5mm以上的煤的质量相对于煤总体的质量的比例为50％以上的煤。块煤与被细小粉碎的煤相比，未溶解的固体的煤的粒度保持得大，因此能够使后述的在分离部的分离效率化。在此，所谓“粒度(粒径)”是指依据JIS－Z8815：1994的筛分试验规则测量的值。还有，在基于煤的粒度进行的区分中，例如能够使用JIS－Z8801－1：2006所规定的金属制网筛。作为上述低品位煤的碳含率的下限优选为70质量％。另一方面，作为上述低品位煤的碳含率的上限优选为85质量％，更优选为82质量％。若上述低品位煤的碳含率低于上述下限，则溶剂可溶成分的溶出率有可能降低。反之，若上述低品位煤的碳含率高于上述上限，则所供给的煤的成本有可能升高。还有，作为从煤供给部向混合部供给的煤，也可以使用混合少量的溶剂而浆体化的煤。通过从煤供给部向混合部供给浆体化的煤，在混合部中煤易于与溶剂混合，能够使煤更快地溶解。但是，若浆体化时混合的溶剂的量多，则在后述的升温部用于使浆料升温至溶出温度的热量不必要地变大，因此制造成本有可能增大。(溶剂供给部)溶剂供给部将溶剂供给到混合部。上述溶剂供给部具有储存溶剂的溶剂罐，从该溶剂罐将溶剂供给到混合部。从上述溶剂供给部供给的溶剂，与从煤供给部供给的煤在混合部被混合。从溶剂供给部供给的溶剂，只要是能溶解煤的便没有特别限定，例如可适宜使用来自于煤的双环芳香族化合物。此双环芳香族化合物，由于基本的结构与煤的分子结构类似，所以与煤的亲和性高，能够得到比较高的萃取率。作为来自煤的双环芳香族化合物，例如能够列举干馏煤而制造焦炭时作为副产油的蒸馏油的甲基萘油、萘油等。上述溶剂的沸点没有特别限定，但例如作为上述溶剂的常压(0.1MPa)下的沸点的下限，优选为180℃，更优选为230℃。另一方面，作为上述溶剂的常压下的沸点的上限，优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔质碳纤维片材的制造方法，其具备：/n通过溶有无灰煤的溶液的电纺丝在基板表面毡状堆积微细纤维的工序；/n加热上述堆积工序中得到的微细纤维堆积物的工序。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170407 JP 2017-0763911.一种多孔质碳纤维片材的制造方法，其具备：
通过溶有无灰煤的溶液的电纺丝在基板表面毡状堆积微细纤维的工序；
加热上述堆积工序中得到的微细纤维堆积物的工序。


2.根据权利要求1所述的多孔质碳纤维片材的制造方法，其中，作为上述堆积工序，具备：
混合煤和溶剂的工序；
从上述混合工序中得到的浆料中的上述煤中，使可溶于上述溶剂的成分溶出的工...

【专利技术属性】
技术研发人员：滨口真基，和田祥平，坂本尚敏，井上聪则，丰田昌宏，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，国立大学法人大分大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP