[发明专利]碳泡沫、膜电极复合体

说明书

一种具有线状部和结合该线状部的结合部的碳泡沫和膜电极复合体；以及碳含有率为51质量％以上，具有线状部和结合该线状部的结合部，基于川端评价系统法的摩擦系数的平均偏差为0.006以下的碳泡沫和膜电极复合体。

技术领域

本发明涉及一种碳泡沫以及具备电解质膜和碳电极的膜电极复合体。

背景技术

近年来，作为应对全球变暖的措施，正在不断导入利用太阳能、风力等的可再生能源的发电。这些发电的输出受天气的影响很大，因此存在系统电源的电压、频率不稳定的问题。因此，在大规模导入发电时，需要通过与大容量蓄电池组合，实现平滑输出、均衡负载。

碳泡沫是通过将例如三聚氰胺树脂泡沫(发泡体)在惰性气体气氛下进行热处理并碳化得到的材料，由于其具有多孔性、柔软性和电特性，因而被用于各种用途中。该碳泡沫由于纤维直径较细，因此具有致密的微细结构，比表面积大，还具有所有的纤维连接而成的一体的结构，在这一方面与一般的碳纤维无纺布有很大的不同。

例如，专利文献1中记载了使用碳泡沫作为在高温或药剂使用等特殊的条件下使用的过滤器。另外，专利文献2中记载了使用碳泡沫作为即使在高温下也具有高隔热性的隔热材。进一步地，专利文献3和专利文献4中记载了使用碳泡沫作为电活性和导电性高的电极。

作为碳电极的使用方法，可以列举出例如，铅酸电池、钠硫电池、金属-卤素电池、氧化还原液流电池等。为了解决近年来作为应对全球变暖的措施而不断导入的利用太阳能、风力等的可再生能源的发电时的技术问题，即平滑输出、均衡负载，需要与大规模的发电组合导入这些大容量蓄电池。

上述大容量蓄电池中，氧化还原液流电池是在可靠性、经济性方面优于其他的电池，实用化可能性最高的1种电池。

图6是示出了氧化还原液流电池的一般结构的示意图。如该图所示，氧化还原液流电池100具备电解槽101、和存储电解液的槽102、103、和使电解液在槽与电解槽之间循环的泵104、105。另外，电解槽101具有由电解质膜111隔开的正极112a和负极112b组成的电极112，连接于电源106上。

上述氧化还原液流电池100中，通过泵104、105使电解液在槽102、103与电解槽101之间循环，同时在电解槽101的电极112上进行电化学能量转换，进行充放电。

图6所示的氧化还原液流电池100中，电解质膜111与电极112是分离的结构。为了增加电极的单位面积的电流密度，如图7(a)所示，多是通过将电解质膜11与电极12接合形成膜电极复合体10，介由分隔件13通过集电器14夹持该膜电极复合体10，形成图7(b)所示的电池单元20，设置多个该电池单元20从而构成电池。

图7(b)所示的电池单元20中，由于作为电极12需要确保导电性、电化学稳定性和电解液的流通性，因此一般使用碳纤维集合体。例如，专利文献5中记载了使用碳纤维纸作为电极的材料，专利文献6记载了使用碳纤维无纺布作为电极的材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-326871号公报

专利文献2：日本特开2004-217446号公报

专利文献3：日本特开平9-167621号公报

专利文献4：日本特开2007-269505号公报

专利文献5：日本特表2014-514697号公报

专利文献6：日本特开2001-85028号公报

发明内容

发明要解决的问题

<本发明的第1实施方式要解决的技术问题>