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JP5226490B2 - Method for producing porous electrode substrate - Google Patents
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Description

本発明は、多孔質電極基材の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a porous electrode substrate.

多孔質電極基材は、炭素短繊維の抄紙体や不織布に、加熱により炭素化する樹脂組成物を溶剤に溶解した樹脂組成物溶液を含浸した後、溶剤を除去し、樹脂組成物を炭素化することにより製造される。したがって、溶剤の除去には大きなエネルギーが必要である。
特許文献1には、曲状炭素繊維とフェノール樹脂粒子とを湿式で混抄した後に加熱加圧成形し、さらに1000℃で焼成する方法が開示されるが、抄紙工程におけるフェノール樹脂粒子のロスが大きく、十分な導電性は得られていない。
また、特許文献2には、樹脂組成物溶液に替えて樹脂粉末を使用し、その樹脂粉末を完全に溶融せずに多孔質電極基材を得る方法が記載されている。文献からは明らかではないが非常に多量の樹脂粉末を使用しなくてはしっかりとしたシート状物を得られない欠点があった。
The porous electrode substrate is made by impregnating a short carbon fiber papermaking body or nonwoven fabric with a resin composition solution in which a resin composition that is carbonized by heating is dissolved in a solvent, and then removing the solvent to carbonize the resin composition. It is manufactured by doing. Therefore, a large amount of energy is required to remove the solvent.
Patent Document 1 discloses a method in which curved carbon fibers and phenol resin particles are wet-mixed and then heat-pressed and then fired at 1000 ° C., but the loss of phenol resin particles in the paper making process is large. Sufficient conductivity is not obtained.
Patent Document 2 describes a method of using a resin powder instead of a resin composition solution and obtaining a porous electrode substrate without completely melting the resin powder. Although not clear from the literature, there is a drawback that a firm sheet cannot be obtained unless a very large amount of resin powder is used.

特開平5−78182号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-78182 特開2007−273464号公報JP 2007-273464 A

本発明は、従来技術の問題点であった溶剤除去のための大きなエネルギーが不要でありながら、十分な導電性を有する、すなわち厚み方向の比抵抗が低い多孔質電極基材を得ることを課題とする。   It is an object of the present invention to obtain a porous electrode substrate having sufficient conductivity, that is, having a low specific resistance in the thickness direction, without requiring large energy for solvent removal, which was a problem of the prior art. And

本発明は、以下の通りである。
I:以下の(A)〜(D)工程を順に行う多孔質電極基材の製造方法。
(A)以下の(1)〜(5)を分散抄紙し、抄紙体を得る工程;
(1)炭素短繊維100質量部
(2)バインダー短繊維25〜90質量部
(3)融点40〜80℃であるノボラック型フェノール樹脂からなる平均粒径10〜100μmであるフェノール樹脂粒子540〜720質量部
(4)ヘキサメチレンテトラミンからなる平均粒径10〜100μmである粒子60〜80質量部
(5)カナディアンフリーネスが340〜680ccであるポリエチレンパルプ300〜500質量部
(B)前記ノボラック型フェノール樹脂粒子は溶融するがポリエチレンパルプは溶融しない温度で前記抄紙体を加熱してノボラック型フェノール樹脂粒子を溶融し、ノボラック型フェノール樹脂でポリエチレンパルプがコーティングされた抄紙体を得る工程;
(C)ポリエチレンパルプを構成する樹脂のガラス転移点の温度以上に加熱するとともに加圧し、シート状物を得る工程;
(D)シート状物中のノボラック型フェノール樹脂を炭素化して、多孔質電極基材を得る工程
II:以下の(E)〜(H)工程を順に行う多孔質電極基材の製造方法。
(E)以下の(1)〜(5)を分散抄紙し、抄紙体を得る工程;
(1)炭素短繊維100質量部
(2)バインダー短繊維25〜90質量部
(3)融点40〜80℃であるノボラック型フェノール樹脂からなる平均粒径10〜100μmであるフェノール樹脂粒子300〜400質量部
(4)レゾール型フェノール樹脂からなる平均粒径10〜100μmであるフェノール樹脂粒子300〜400質量部
(5)カナディアンフリーネスが340〜680ccであるポリエチレンパルプ300〜500質量部
(F)前記ノボラック型フェノール樹脂粒子は溶融するがポリエチレンパルプは溶融しない温度で前記抄紙体を加熱してノボラック型フェノール樹脂粒子を溶融し、フェノール樹脂でポリエチレンパルプがコーティングされた抄紙体を得る工程;
(G)ポリエチレンパルプを構成する樹脂のガラス転移点の温度以上に加熱するとともに加圧し、シート状物を得る工程;
(H)シート状物中のフェノール樹脂を炭素化して、多孔質電極基材を得る工程
The present invention is as follows.
I: A method for producing a porous electrode substrate in which the following steps (A) to (D) are sequentially performed.
(A) The following (1) to (5) are subjected to dispersion papermaking to obtain a papermaking body;
(1) Carbon short fiber 100 parts by mass (2) Binder short fiber 25 to 90 parts by mass (3) Phenol resin particles 540 to 720 having an average particle diameter of 10 to 100 μm made of a novolac type phenol resin having a melting point of 40 to 80 ° C. (4) 60 to 80 parts by mass of particles having an average particle size of 10 to 100 μm made of hexamethylenetetramine (5) 300 to 500 parts by mass of polyethylene pulp having a Canadian freeness of 340 to 680 cc (B) The novolac type phenol resin Heating the paper body at a temperature at which the particles melt but the polyethylene pulp does not melt to melt the novolac phenol resin particles to obtain a paper body coated with polyethylene pulp with the novolac phenol resin;
(C) A step of heating and pressurizing to a temperature above the glass transition point of the resin constituting the polyethylene pulp to obtain a sheet-like material;
(D) The process of carbonizing the novolak-type phenol resin in a sheet-like material, and obtaining a porous electrode base material II: The manufacturing method of the porous electrode base material which performs the following (E)-(H) processes in order.
(E) The following steps (1) to (5) are used for dispersion papermaking to obtain a papermaking body;
(1) Carbon short fiber 100 parts by mass (2) Binder short fiber 25 to 90 parts by mass (3) Phenol resin particles 300 to 400 having an average particle diameter of 10 to 100 μm made of a novolac type phenol resin having a melting point of 40 to 80 ° C. (4) 300 to 400 parts by mass of phenol resin particles having an average particle size of 10 to 100 μm made of a resol type phenol resin (5) 300 to 500 parts by mass of polyethylene pulp having Canadian freeness of 340 to 680 cc (F) The novolak Heating the paper body at a temperature that melts the phenolic resin particles but not the polyethylene pulp to melt the novolac phenolic resin particles to obtain a paper body coated with polyethylene pulp with the phenolic resin;
(G) a step of heating and pressurizing to a temperature equal to or higher than the glass transition point of the resin constituting the polyethylene pulp to obtain a sheet-like material;
(H) A step of carbonizing the phenol resin in the sheet to obtain a porous electrode substrate

本発明によれば、従来技術の問題点であった溶剤除去のための大きなエネルギーが不要でありながら、十分な導電性を有する、すなわち厚み方向の比抵抗が低い多孔質電極基材を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a porous electrode substrate having sufficient conductivity, that is, having a low specific resistance in the thickness direction, without requiring large energy for solvent removal, which was a problem of the prior art. Can do.

〔炭素短繊維〕
本発明で使用する炭素短繊維の平均直径は特に限定されない。例えば、多孔質電極基材の表面平滑性、導電性の付与のためには3〜30μm程度が好ましく、4〜20μmがより好ましく、4〜8μmがさらに好ましい。
異なる平均直径の炭素短繊維を2種類以上用いることも、多孔質電極基材の表面平滑性、導電性の両立のために好ましい。炭素短繊維の長さは、特に限定されない。抄紙体を得る工程中の分散性及び多孔質電極基材の機械的強度を高めるために、3mm以上12mm以下が好ましく、3mm以上9mm以下がより好ましい。
炭素繊維の種類は特に限定されるものでなく、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、フェノール樹脂系炭素繊維、再生セルロース系炭素繊維、セルロース系炭素繊維等を使用することができる。これらの炭素繊維を1種又は2種以上組み合わせて使用することができる。特に、圧縮強度や引張強度が高いことから、PAN系炭素繊維が好ましい。
[Short carbon fiber]
The average diameter of the short carbon fiber used in the present invention is not particularly limited. For example, about 3-30 micrometers is preferable for surface smoothness and electroconductivity provision of a porous electrode base material, 4-20 micrometers is more preferable, and 4-8 micrometers is more preferable.
The use of two or more types of short carbon fibers having different average diameters is also preferable for achieving both surface smoothness and conductivity of the porous electrode substrate. The length of the carbon short fiber is not particularly limited. In order to increase the dispersibility and the mechanical strength of the porous electrode substrate in the process of obtaining the papermaking body, 3 mm or more and 12 mm or less are preferable, and 3 mm or more and 9 mm or less are more preferable.
The type of carbon fiber is not particularly limited, and for example, polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, phenol resin-based carbon fiber, regenerated cellulose-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, etc. should be used. Can do. These carbon fibers can be used alone or in combination of two or more. In particular, PAN-based carbon fibers are preferable because of their high compressive strength and tensile strength.

〔バインダー短繊維〕
本発明で使用するバインダー短繊維は、抄紙体を得る工程中炭素短繊維と共に分散し、抄紙体として炭素短繊維同士を繋ぎ止めておくことが可能で、シート状物を得る工程では加熱・加圧によって炭素短繊維同士を結着できるものであれば特に限定されない。取扱性や結着性の観点からポリビニルアルコール(PVA)の短繊維が好ましい。
バインダー短繊維の仕込量は、しっかりした抄紙体を得るためには、炭素短繊維100質量部に対して25〜90質量部である。30〜80質量部であることがより好ましく、50〜80質量部であることが特に好ましい。
[Binder short fiber]
The binder short fibers used in the present invention can be dispersed together with the carbon short fibers during the process of obtaining the papermaking body, and the carbon short fibers can be held together as a papermaking body. There is no particular limitation as long as short carbon fibers can be bound together by pressure. Polyvinyl alcohol (PVA) short fibers are preferred from the viewpoints of handleability and binding properties.
In order to obtain a solid papermaking body, the amount of the binder short fibers is 25 to 90 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbon short fibers. More preferably, it is 30-80 mass parts, and it is especially preferable that it is 50-80 mass parts.

〔ノボラック型フェノール樹脂粒子〕
本発明で使用するノボラック型フェノール樹脂粒子を構成するノボラック型フェノール樹脂の融点は、40〜80℃である。50〜70℃であることがより好ましく、55〜65℃であることが特に好ましい。
融点が80℃以下であれば、抄紙体を得る工程として湿式抄紙した後の水分乾燥の間にノボラック型フェノール樹脂粒子が十分に溶融することが可能である。一方、融点が40℃以上であれば室温で抄紙体同士が融着することなく取り扱うことができる。
ノボラック型フェノール樹脂粒子の平均粒径は、取扱性、ポリエチレンパルプへの捕捉性を考慮すると、10〜100μmである。20〜60μmであることがより好ましく、30〜50μmであることが特に好ましい。
[Novolac type phenolic resin particles]
The melting point of the novolac type phenol resin constituting the novolac type phenol resin particles used in the present invention is 40 to 80 ° C. More preferably, it is 50-70 degreeC, and it is especially preferable that it is 55-65 degreeC.
When the melting point is 80 ° C. or lower, the novolac type phenol resin particles can be sufficiently melted during the moisture drying after the wet papermaking as a step of obtaining the papermaking body. On the other hand, if the melting point is 40 ° C. or higher, the papermaking bodies can be handled without fusing at room temperature.
The average particle size of the novolac type phenol resin particles is 10 to 100 μm in consideration of handling property and capture property to polyethylene pulp. More preferably, it is 20-60 micrometers, and it is especially preferable that it is 30-50 micrometers.

〔ヘキサメチレンテトラミン粒子〕
本発明で使用するヘキサメチレンテトラミン粒子を構成するヘキサメチレンテトラミンは、ノボラック型フェノール樹脂の熱硬化剤として働く。ヘキサメチレンテトラミン粒子の平均粒径は、取扱性、ポリエチレンパルプへの捕捉性に加え、ノボラック型フェノール樹脂粒子との混合性を考慮すると、10〜100μmである。20〜60μmであることがより好ましく、30〜50μmであることが特に好ましい。
ノボラック型フェノール樹脂粒子とヘキサメチレンテトラミン粒子を用いる場合には、ノボラック型フェノール樹脂粒子の仕込量は、後の加熱工程でポリエチレンパルプを十分にコーティングできるように、炭素短繊維100質量部に対して540〜720質量部である。630〜720質量部であることがより好ましい。ヘキサメチレンテトラミン粒子の仕込量は、ノボラック型フェノール樹脂粒子が効果的に硬化するために、炭素短繊維100質量部に対して60〜80質量部である。70〜80質量部であることがより好ましい。
ヘキサメチレンテトラミン粒子の混合方法は特に限定されないが、通常の粉砕装置を用いて、前記ノボラック型フェノール樹脂と共に粉砕しても良いし、ノボラック型フェノール樹脂を粉砕した後で混合しても良い。
例えば、フェノール樹脂粒子B(商品名:レヂトップPG−4130、群栄化学工業株式会社製)は、約10質量%ヘキサメチレンテトラミンが含まれている。
[Hexamethylenetetramine particles]
Hexamethylenetetramine constituting the hexamethylenetetramine particles used in the present invention serves as a thermosetting agent for novolak-type phenolic resins. The average particle diameter of the hexamethylenetetramine particles is 10 to 100 μm in consideration of the handling property and the trapping property to polyethylene pulp, and the miscibility with the novolac type phenol resin particles. More preferably, it is 20-60 micrometers, and it is especially preferable that it is 30-50 micrometers.
When using novolac-type phenol resin particles and hexamethylenetetramine particles, the charge amount of novolac-type phenol resin particles is based on 100 parts by mass of carbon short fibers so that polyethylene pulp can be sufficiently coated in the subsequent heating step. 540 to 720 parts by mass. It is more preferable that it is 630-720 mass parts. The charged amount of hexamethylenetetramine particles is 60 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of carbon short fibers in order for the novolac type phenol resin particles to be effectively cured. More preferably, it is 70-80 mass parts.
The method for mixing the hexamethylenetetramine particles is not particularly limited, but may be pulverized together with the novolac type phenol resin using a normal pulverizer, or may be mixed after pulverizing the novolac type phenol resin.
For example, phenol resin particles B (trade name: Resitop PG-4130, manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.) contain about 10 mass% hexamethylenetetramine.

〔レゾール型フェノール樹脂粒子〕
本発明で使用するレゾール型フェノール樹脂粒子を構成するレゾール型フェノール樹脂は、ノボラック型フェノール樹脂の熱硬化剤として働く。レゾール型フェノール樹脂粒子の平均粒径は、取扱性、ポリエチレンパルプへの捕捉性に加え、ノボラック型フェノール樹脂粒子との混合性を考慮すると、10〜100μmである。20〜60μmであることがより好ましく、30〜50μmであることが特に好ましい。
ノボラック型フェノール樹脂粒子とレゾール型フェノール樹脂粒子を用いる場合は、ノボラック型フェノール樹脂粒子の仕込量は、後の加熱工程でポリエチレンパルプを十分にコーティングできるように、炭素短繊維100質量部に対して300〜400質量部である。350〜400質量部であることがより好ましい。レゾール型フェノール樹脂粒子の仕込量は、ノボラック型フェノール樹脂粒子が効果的に硬化するために、炭素短繊維100質量部に対して300〜400質量部である。350〜400質量部であることがより好ましい。混合方法は特に限定されないが、通常の粉砕装置を用いて、前記ノボラック型フェノール樹脂と共に粉砕しても良いし、ノボラック型フェノール樹脂を粉砕した後で混合しても良い。
例えば、フェノール樹脂粒子A(商品名:レヂトップPGA−2165、群栄化学工業株式会社製)は、約50質量%レゾール型フェノール樹脂が含まれている。
[Resol type phenolic resin particles]
The resol type phenol resin constituting the resol type phenol resin particles used in the present invention serves as a thermosetting agent for the novolak type phenol resin. The average particle diameter of the resol type phenol resin particles is 10 to 100 μm in consideration of the handling property and the trapping property to the polyethylene pulp, and the miscibility with the novolac type phenol resin particles. More preferably, it is 20-60 micrometers, and it is especially preferable that it is 30-50 micrometers.
When using novolak-type phenol resin particles and resol-type phenol resin particles, the charge amount of novolak-type phenol resin particles is 100 parts by mass of carbon short fibers so that polyethylene pulp can be sufficiently coated in the subsequent heating step. 300 to 400 parts by mass. It is more preferable that it is 350-400 mass parts. The charged amount of the resol type phenol resin particles is 300 to 400 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the short carbon fibers so that the novolac type phenol resin particles are effectively cured. It is more preferable that it is 350-400 mass parts. The mixing method is not particularly limited, but may be pulverized with the novolac type phenol resin by using a normal pulverizer, or may be mixed after pulverizing the novolac type phenol resin.
For example, phenol resin particles A (trade name: Resitop PGA-2165, manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.) contain about 50% by mass of a resol type phenol resin.

〔ポリエチレンパルプ〕
本発明で使用するポリエチレンパルプは、カナディアンフリーネスが340〜680ccである。340〜580ccであることが特に好ましい。カナディアンフリーネスが340cc以上のポリエチレンパルプを用いることで十分な濾水性が確保され、ノボラック型フェノール樹脂粒子が均一に分散した抄紙体が得られる。またカナディアンフリーネスが680cc以下のポリエチレンパルプを用いることで、後の乾燥工程でポリエチレンパルプを十分にコーティングできるだけのノボラック型フェノール樹脂粒子が捕捉される。
なお、カナディアンフリーネス値は、繊維の分岐による繊維同士の絡み合いに関連する濾過性能の指標でもある。カナディアンフリーネス値は、JISP8121「パルプの濾水度試験法;カナダ標準型」に準拠して測定した値である。
ポリエチレンパルプの仕込量は、後の加熱加圧工程で炭素短繊維を十分に結着し、さらに炭素化工程により十分な導電性を付与するために、炭素短繊維100質量部に対して300〜500質量部である。400〜500質量部であることがより好ましい。
本発明において、ポリエチレンパルプとノボラック型フェノール樹脂粒子を併用するのは、ノボラック型フェノール樹脂粒子をポリエチレンパルプと共に混抄し、加熱工程を経るとノボラック型フェノール樹脂がポリエチレンパルプをコーティングして残炭率が向上し、最終的に十分な機械的強度を有する多孔質電極基材が得られるからでる。
ポリエチレンパルプのみの使用では残炭率が著しく低いため、後の炭素化工程で消失してしまい機械的強度の劣る多孔質電極基材しか得られない。
ポリエチレンパルプを使用しないと後工程で、フェノール樹脂でコーティングされたポリエチレンパルプによる炭素短繊維同士の結着がないため、しっかりしたシート状物が得られない。
一方、ポリエチレンパルプと熱硬化性フェノール樹脂粒子を併用すると、熱硬化性フェノール樹脂も室温からの昇温に伴い一旦は軟化するが、ほとんど流動することなく硬化し始める。従って熱硬化性フェノール樹脂ではポリエチレンパルプをコーティングすることができず、残炭率は低いままとなる。
[Polyethylene pulp]
The polyethylene pulp used in the present invention has a Canadian freeness of 340 to 680 cc. It is particularly preferably 340 to 580 cc. By using polyethylene pulp having a Canadian freeness of 340 cc or more, sufficient drainage is secured, and a paper body in which novolak type phenol resin particles are uniformly dispersed is obtained. In addition, by using polyethylene pulp having a Canadian freeness of 680 cc or less, novolac-type phenol resin particles that can be sufficiently coated with polyethylene pulp in a subsequent drying step are captured.
The Canadian freeness value is also an index of filtration performance related to entanglement of fibers due to fiber branching. The Canadian freeness value is a value measured according to JISP8121 “Pulp Freeness Test Method; Canadian Standard Type”.
The amount of the polyethylene pulp charged is 300 to 100 parts by mass of the short carbon fiber in order to bind the short carbon fiber sufficiently in the subsequent heating and pressurizing step and to give sufficient conductivity by the carbonization step. 500 parts by mass. It is more preferable that it is 400-500 mass parts.
In the present invention, polyethylene pulp and novolac type phenol resin particles are used in combination because novolak type phenol resin particles are mixed with polyethylene pulp, and after a heating step, novolac type phenol resin is coated with polyethylene pulp and the residual carbon ratio is increased. This is because a porous electrode substrate that is improved and finally has sufficient mechanical strength is obtained.
When only polyethylene pulp is used, the residual carbon ratio is remarkably low, so that it disappears in the subsequent carbonization step, and only a porous electrode substrate having poor mechanical strength can be obtained.
If polyethylene pulp is not used, there is no binding between short carbon fibers by polyethylene pulp coated with a phenol resin in the subsequent step, and thus a solid sheet cannot be obtained.
On the other hand, when polyethylene pulp and thermosetting phenol resin particles are used in combination, the thermosetting phenol resin also softens once as the temperature rises from room temperature, but starts to harden almost without flowing. Therefore, polyethylene pulp cannot be coated with thermosetting phenolic resin, and the residual carbon ratio remains low.

〔加熱してノボラック型フェノール樹脂粒子を溶融する工程〕
前記抄紙体の加熱温度は、ノボラック型フェノール樹脂粒子は溶融するがポリエチレンパルプは溶融しない温度である。より具体的には65〜90℃であることが好ましく、65〜80℃であることがより好ましく、70〜80℃であることが特に好ましい。それにより、ポリエチレンパルプがノボラック型フェノール樹脂でコーティングされた炭素繊維紙が得られ、さらに後の炭素化処理によりポリエチレンパルプの形体が複製された高嵩密度の多孔質電極基材が得られる。なお、この温度域ではヘキサメチレンテトラミンまたはレゾール型フェノール樹脂による熱硬化反応はほとんど起こらない。
[Step of melting the novolac-type phenol resin particles by heating]
The heating temperature of the paper body is a temperature at which the novolac type phenol resin particles melt but the polyethylene pulp does not melt. More specifically, it is preferably 65 to 90 ° C, more preferably 65 to 80 ° C, and particularly preferably 70 to 80 ° C. As a result, a carbon fiber paper in which polyethylene pulp is coated with a novolak type phenol resin is obtained, and a high bulk density porous electrode base material in which the form of polyethylene pulp is replicated by a subsequent carbonization treatment is obtained. In this temperature range, almost no thermosetting reaction occurs with hexamethylenetetramine or resol type phenol resin.

〔加熱加圧工程〕
前記炭素繊維紙からシートを得るための加熱加圧温度は、ポリエチレンのガラス転移点の温度以上である。加熱温度は、90〜180℃の範囲が好ましく、135〜180℃の範囲であることがより好ましく、160〜180℃の範囲であることが特に好ましい。加熱加圧温度をポリエチレンのガラス転移点以上とすることで、ノボラック型フェノール樹脂でコーティングされたポリエチレンパルプが十分に軟化し炭素短繊維を結着できる。さらに120℃以上では、ヘキサメチレンテトラミンまたはレゾール型フェノール樹脂による熱硬化反応が迅速に進行するため、後の炭素化工程でノボラック型フェノール樹脂の残炭率が向上する。また加熱温度を180℃以下とすることで、フェノール樹脂が急速に硬化して亀裂が入ったり炭素短繊維から剥離したりする可能性が低くなる点で好ましい。
加熱加圧圧力は、均一な厚みのシートが得られる圧力範囲であればよく、本発明により特に限定されるものではない。
[Heating and pressing process]
The heating and pressing temperature for obtaining a sheet from the carbon fiber paper is not less than the temperature of the glass transition point of polyethylene. The heating temperature is preferably in the range of 90 to 180 ° C, more preferably in the range of 135 to 180 ° C, and particularly preferably in the range of 160 to 180 ° C. By setting the heating and pressing temperature to be equal to or higher than the glass transition point of polyethylene, the polyethylene pulp coated with the novolac type phenol resin is sufficiently softened, and the short carbon fibers can be bound. Further, at 120 ° C. or higher, the thermosetting reaction with hexamethylenetetramine or resol type phenol resin proceeds rapidly, so that the residual carbon ratio of the novolak type phenol resin is improved in the subsequent carbonization step. Moreover, it is preferable that the heating temperature be 180 ° C. or less because the possibility that the phenol resin is rapidly cured and cracked or peeled off from the short carbon fiber is reduced.
The heating and pressing pressure is not particularly limited by the present invention as long as it is within a pressure range in which a sheet having a uniform thickness can be obtained.

〔炭素化工程〕
シートの炭素化方法は、加熱加圧時に未硬化のまま残ったノボラック型フェノール樹脂が、室温からの連続昇温により完全に硬化し、さらに続けて炭化するような方法であればよく、不活性雰囲気下にて800〜2400℃の温度範囲で行うことが好ましい。また、上記炭素化の前に不活性雰囲気下にて300〜800℃の温度範囲で前処理を行っても良い。前処理を行うことで炭素化初期段階において発生する分解ガスを十分に出し切ることができ、炭素化炉内壁への分解物の付着堆積を抑制することができるため好ましい。
[Carbonization process]
The sheet carbonization method may be any method in which the novolak type phenol resin remaining uncured at the time of heating and pressurization is completely cured by continuous temperature rise from room temperature and then carbonized continuously, and is inert. It is preferable to carry out in the temperature range of 800-2400 degreeC under atmosphere. Moreover, you may pre-process in the temperature range of 300-800 degreeC by inert atmosphere before the said carbonization. By performing the pretreatment, it is preferable because the decomposition gas generated in the initial stage of carbonization can be sufficiently discharged, and the adhesion and deposition of decomposition products on the inner wall of the carbonization furnace can be suppressed.

以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明する。実施例中の各物性等は以下の方法で測定した。
(1)厚み
多孔質電極基材の厚みは、厚み測定装置ダイヤルシックネスゲージ7321(ミツトヨ製)を使用して測定した。測定子の大きさは直径10mmで、測定圧力は1.5kPaとした。
(2)厚み方向の比抵抗
多孔質電極基材の厚み方向の比抵抗は、試料を金メッキした銅板に挟み、金メッキした銅板の上下から1MPaで加圧し、10mA/cmの電流密度で電流を流したときの抵抗値を測定し、次式より求めた。
厚み方向の比抵抗(Ωcm)=測定抵抗値(Ω)×試料面積(cm)/試料厚み(cm)
(3)粒子の平均粒径
粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡による形態観察写真を用いて粒子画像を解析し、約数千個の外接円相当径の個数平均より求めた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Each physical property in the examples was measured by the following method.
(1) Thickness The thickness of the porous electrode substrate was measured using a thickness measuring device dial thickness gauge 7321 (manufactured by Mitutoyo Corporation). The size of the probe was 10 mm in diameter, and the measurement pressure was 1.5 kPa.
(2) Specific resistance in the thickness direction The specific resistance in the thickness direction of the porous electrode substrate is determined by sandwiching a sample between gold-plated copper plates, pressurizing at 1 MPa from the top and bottom of the gold-plated copper plate, and applying a current at a current density of 10 mA / cm 2. The resistance value when flowing was measured and calculated from the following equation.
Specific resistance in thickness direction (Ωcm) = measured resistance value (Ω) × sample area (cm 2 ) / sample thickness (cm)
(3) Average particle diameter The average particle diameter of the particles was determined from the number average of about several thousand circumscribed circle equivalent diameters by analyzing the particle image using a morphological observation photograph taken with a scanning electron microscope.

〔実施例1〕
平均繊維径が7μmのポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維の繊維束を切断し、平均繊維長が3mmの短繊維を得た。次にこの短繊維束100質量部を水中で開繊し、十分に分散したところに平均繊維長が3mmのポリビニルアルコール(PVA)の短繊維(商品名:VBP105−1、クラレ株式会社製)80質量部と、フェノール樹脂粒子A(商品名:レヂトップPGA−2165、群栄化学工業株式会社製)800質量部と、カナディアンフリーネス340ccのポリエチレンパルプ(商品名:SWP−E620、三井化学株式会社製)500質量部を均一に分散させ、標準角形シートマシン(熊谷理機工業株式会社製)を用いて抄紙を行った。ここで、フェノール樹脂粒子Aを800質量部使用することは、融点が65℃で平均粒径が約30μmのノボラック型フェノール樹脂粒子400質量部と平均粒径が約30μmのレゾール型フェノール樹脂粒子400質量部を使用することに対応する。
得られた抄紙体を80℃に熱したロール乾燥機で乾燥し、単位面積当たりの質量が107g/mの炭素繊維紙を得た。
前記炭素繊維紙を2枚重ねて離型紙に挟み、バッチプレス装置にて180℃、8MPaの条件下に3分間置いた後、プレス圧を解放して室温まで自然冷却してシートを得た。図1に、得られたシートの走査型電子顕微鏡による表面観察写真を示す。
次いで、前記シートを窒素ガス雰囲気中において、バッチ炭素化炉により2000℃で1時間加熱し、炭素化することで多孔質電極基材を得た。図2に走査型電子顕微鏡による表面観察写真を示す。得られた多孔質電極基材は単位面積当たりの質量が55g/m、厚みが160μmであり、1.0MPaの荷重下における厚み方向の比抵抗は0.51Ω・cmであった。
[Example 1]
A fiber bundle of polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fibers having an average fiber diameter of 7 μm was cut to obtain short fibers having an average fiber length of 3 mm. Next, 100 mass parts of this short fiber bundle was opened in water and when sufficiently dispersed, polyvinyl alcohol (PVA) short fibers having an average fiber length of 3 mm (trade name: VBP105-1, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) 80 Mass parts, phenol resin particles A (trade name: Resitop PGA-2165, manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.), and Canadian freeness 340 cc polyethylene pulp (trade name: SWP-E620, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) 500 parts by mass were uniformly dispersed, and paper making was performed using a standard square sheet machine (manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.). Here, the use of 800 parts by mass of phenol resin particles A means that 400 parts by mass of novolac type phenol resin particles having a melting point of 65 ° C. and an average particle size of about 30 μm and resol type phenol resin particles 400 having an average particle size of about 30 μm. This corresponds to the use of mass parts.
The obtained paper body was dried with a roll dryer heated to 80 ° C. to obtain a carbon fiber paper having a mass per unit area of 107 g / m 2 .
Two sheets of the carbon fiber paper were stacked and sandwiched between release papers, placed in a batch press apparatus at 180 ° C. and 8 MPa for 3 minutes, and then the press pressure was released and the sheet was naturally cooled to room temperature to obtain a sheet. In FIG. 1, the surface observation photograph by the scanning electron microscope of the obtained sheet | seat is shown.
Subsequently, the said sheet | seat was heated at 2000 degreeC by the batch carbonization furnace for 1 hour in nitrogen gas atmosphere, and the porous electrode base material was obtained by carbonizing. FIG. 2 shows a surface observation photograph by a scanning electron microscope. The obtained porous electrode substrate had a mass per unit area of 55 g / m 2 , a thickness of 160 μm, and a specific resistance in the thickness direction under a load of 1.0 MPa of 0.51 Ω · cm.

〔実施例2〕
フェノール樹脂粒子A800質量部を、フェノール樹脂粒子B(商品名:レヂトップPG−4130、群栄化学工業株式会社製)800質量部としたこと以外は実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が124g/mの炭素繊維紙を得た。ここで、フェノール樹脂粒子B800質量部は、融点が56℃で平均粒径が約30μmのノボラック型フェノール樹脂粒子720質量部と平均粒径が約30μmのヘキサメチレンテトラミン粒子80質量部を使用することに対応する。
さらに実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が74g/m、厚みが190μmであり、1.0MPaの荷重下における厚み方向の比抵抗が0.52Ω・cmの多孔質電極基材を得た。
[Example 2]
Mass per unit area in the same manner as in Example 1 except that 800 parts by mass of phenol resin particles A was 800 parts by mass of phenol resin particles B (trade name: Resitop PG-4130, manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.). Obtained a carbon fiber paper of 124 g / m 2 . Here, 800 parts by mass of the phenol resin particles B are 720 parts by mass of novolac-type phenol resin particles having a melting point of 56 ° C. and an average particle diameter of about 30 μm, and 80 parts by mass of hexamethylenetetramine particles having an average particle diameter of about 30 μm. Corresponding to
Further, in the same manner as in Example 1, the porous electrode substrate had a mass per unit area of 74 g / m 2 , a thickness of 190 μm, and a specific resistance in the thickness direction of 0.52 Ω · cm under a load of 1.0 MPa. Got.

〔実施例3〕
ポリエチレンパルプを、カナディアンフリーネス540ccのポリエチレンパルプ(商品名:SWP−EST−8、三井化学株式会社製)としたこと以外は実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が113g/mの炭素繊維紙を得た。さらに実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が61g/m、厚みが169μmであり、1.0MPaの荷重下における厚み方向の比抵抗が0.46Ω・cmの多孔質電極基材を得た。
Example 3
The mass per unit area was 113 g / m 2 in the same manner as in Example 1 except that the polyethylene pulp was a Canadian freeness 540 cc polyethylene pulp (trade name: SWP-EST-8, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.). Carbon fiber paper was obtained. Further, in the same manner as in Example 1, the porous electrode substrate had a mass per unit area of 61 g / m 2 , a thickness of 169 μm, and a specific resistance in the thickness direction of 0.46 Ω · cm under a load of 1.0 MPa. Got.

〔実施例4〕
フェノール樹脂粒子Aを、フェノール樹脂粒子Bとしたこと以外は実施例3と同様にして、単位面積当たりの質量が128g/mの炭素繊維紙を得た。さらに実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が79g/m、厚みが194μmであり、1.0MPaの荷重下における厚み方向の比抵抗が0.48Ω・cmの多孔質電極基材を得た。
Example 4
Carbon fiber paper having a mass per unit area of 128 g / m 2 was obtained in the same manner as in Example 3 except that the phenol resin particles A were changed to the phenol resin particles B. Further, in the same manner as in Example 1, the porous electrode substrate has a mass per unit area of 79 g / m 2 , a thickness of 194 μm, and a specific resistance in the thickness direction of 0.48 Ω · cm under a load of 1.0 MPa. Got.

〔実施例5〕
ポリエチレンパルプを、カナディアンフリーネス580ccのポリエチレンパルプ(商品名:SWP−E400、三井化学株式会社製)としたこと以外は実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が106g/mの炭素繊維紙を得た。さらに実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が54g/m、厚みが161μmであり、1.0MPaの荷重下における厚み方向の比抵抗が0.52Ω・cmの多孔質電極基材を得た。
Example 5
A carbon fiber having a mass per unit area of 106 g / m 2 in the same manner as in Example 1 except that the polyethylene pulp was a Canadian freeness 580 cc polyethylene pulp (trade name: SWP-E400, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.). I got paper. Further, in the same manner as in Example 1, the porous electrode substrate has a mass per unit area of 54 g / m 2 , a thickness of 161 μm, and a specific resistance in the thickness direction of 0.52 Ω · cm under a load of 1.0 MPa. Got.

〔実施例6〕
フェノール樹脂粒子Aを、フェノール樹脂粒子Bとしたこと以外は実施例5と同様にして、単位面積当たりの質量が120g/mの炭素繊維紙を得た。さらに実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が71g/m、厚みが187μmであり、1.0MPaの荷重下における厚み方向の比抵抗が0.58Ω・cmの多孔質電極基材を得た。
Example 6
Carbon fiber paper having a mass per unit area of 120 g / m 2 was obtained in the same manner as in Example 5 except that the phenol resin particles A were changed to the phenol resin particles B. Further, in the same manner as in Example 1, the porous electrode substrate had a mass per unit area of 71 g / m 2 , a thickness of 187 μm, and a specific resistance in the thickness direction of 0.58 Ω · cm under a load of 1.0 MPa. Got.

〔実施例7〕
ポリエチレンパルプを、カナディアンフリーネス680ccのポリエチレンパルプ(商品名:SWP−E790、三井化学株式会社製)としたこと以外は実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が97g/mの炭素繊維紙を得た。さらに実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が46g/m、厚みが167μmであり、1.0MPaの荷重下における厚み方向の比抵抗が0.64Ω・cmの多孔質電極基材を得た。
Example 7
Carbon fiber having a mass per unit area of 97 g / m 2 in the same manner as in Example 1 except that the polyethylene pulp was a Canadian freeness 680 cc polyethylene pulp (trade name: SWP-E790, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.). I got paper. Further, in the same manner as in Example 1, the porous electrode substrate had a mass per unit area of 46 g / m 2 , a thickness of 167 μm, and a specific resistance in the thickness direction of 0.64 Ω · cm under a load of 1.0 MPa. Got.

〔実施例8〕
フェノール樹脂粒子Aを、フェノール樹脂粒子Bとしたこと以外は実施例7と同様にして、単位面積当たりの質量が119g/mの炭素繊維紙を得た。さらに実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が71g/m、厚みが270μmであり、1.0MPaの荷重下における厚み方向の比抵抗が0.71Ω・cmの多孔質電極基材を得た。
Example 8
Carbon fiber paper having a mass per unit area of 119 g / m 2 was obtained in the same manner as in Example 7 except that the phenol resin particles A were changed to the phenol resin particles B. Further, in the same manner as in Example 1, the porous electrode substrate has a mass per unit area of 71 g / m 2 , a thickness of 270 μm, and a specific resistance in the thickness direction of 0.71 Ω · cm under a load of 1.0 MPa. Got.

〔比較例1〕(フェノール樹脂粒子Aの仕込量が少ない比較例)
フェノール樹脂粒子Aの仕込量を400質量部としたこと以外は実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が87g/mの炭素繊維紙を得た。
ここで、フェノール樹脂粒子Aを400質量部使用することは、ノボラック型フェノール樹脂粒子200質量部とレゾール型フェノール樹脂粒子200質量部を使用することに対応する。
さらに実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が40g/m、厚みが161μmであり、1.0MPaの荷重下における厚み方向の比抵抗が1.11Ω・cmの多孔質電極基材を得た。
[Comparative example 1] (Comparative example in which the amount of phenol resin particles A charged is small)
Carbon fiber paper having a mass per unit area of 87 g / m 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the phenol resin particles A charged was 400 parts by mass.
Here, using 400 parts by mass of phenol resin particles A corresponds to using 200 parts by mass of novolac type phenol resin particles and 200 parts by mass of resol type phenol resin particles.
Further, in the same manner as in Example 1, the porous electrode substrate had a mass per unit area of 40 g / m 2 , a thickness of 161 μm, and a specific resistance in the thickness direction of 1.11 Ω · cm under a load of 1.0 MPa. Got.

〔比較例2〕(ポリエチレンパルプとフェノール樹脂粒子Aの仕込量が少ない比較例)ポリエチレンパルプの仕込量を250質量部とし、フェノール樹脂粒子Aの仕込量を200質量部としたこと以外は実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が48g/mの炭素繊維紙を得た。
ここで、フェノール樹脂粒子Aを200質量部使用することは、ノボラック型フェノール樹脂粒子100質量部とレゾール型フェノール樹脂粒子100質量部を使用することに対応する。
さらに実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が28g/m、厚みが149μmであり、1.0MPaの荷重下における厚み方向の比抵抗が1.48Ω・cmの多孔質電極基材を得た。
[Comparative Example 2] (Comparative example in which the amount of polyethylene pulp and phenol resin particles A charged is small) Example except that the amount of polyethylene pulp charged is 250 parts by mass and the amount of phenol resin particles A is 200 parts by mass. In the same manner as in Example 1 , carbon fiber paper having a mass per unit area of 48 g / m 2 was obtained.
Here, using 200 parts by mass of the phenol resin particles A corresponds to using 100 parts by mass of novolac type phenol resin particles and 100 parts by mass of resol type phenol resin particles.
Further, in the same manner as in Example 1, the porous electrode substrate had a mass per unit area of 28 g / m 2 , a thickness of 149 μm, and a specific resistance in the thickness direction of 1.48 Ω · cm under a load of 1.0 MPa. Got.

〔比較例3〕(ポリエチレンパルプとフェノール樹脂粒子Bの仕込量が少ない比較例)
ポリエチレンパルプの仕込量を250質量部とし、フェノール樹脂粒子Bの仕込量を200質量部としたこと以外は実施例2と同様にして、単位面積当たりの質量が51g/mの炭素繊維紙を得た。ここで、フェノール樹脂粒子B200質量部は、融点が56℃で平均粒径が約30μmのノボラック型フェノール樹脂粒子180質量部と平均粒径が約30μmのヘキサメチレンテトラミン粒子20質量部を使用することに対応する。
さらに実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が30g/m、厚みが138μmであり、1.0MPaの荷重下における厚み方向の比抵抗が1.29Ω・cmの多孔質電極基材を得た。
[Comparative Example 3] (Comparative Example with a small charge of polyethylene pulp and phenol resin particles B)
Carbon fiber paper having a mass per unit area of 51 g / m 2 was obtained in the same manner as in Example 2 except that the amount of polyethylene pulp charged was 250 parts by mass and the amount of phenol resin particles B was 200 parts by mass. Obtained. Here, 200 parts by mass of phenol resin particles B use 180 parts by mass of novolac type phenol resin particles having a melting point of 56 ° C. and an average particle diameter of about 30 μm, and 20 parts by mass of hexamethylenetetramine particles having an average particle diameter of about 30 μm. Corresponding to
Further, in the same manner as in Example 1, the porous electrode substrate had a mass per unit area of 30 g / m 2 , a thickness of 138 μm, and a specific resistance in the thickness direction of 1.29 Ω · cm under a load of 1.0 MPa. Got.

〔比較例4〕(熱硬化性フェノール樹脂粒子Cを用いた比較例)
フェノール樹脂粒子を、平均粒径が約150μmの熱硬化性フェノール樹脂粒子C(商品名:マリリンFM−150、群栄化学工業株式会社製)としたこと以外は実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が137g/mの炭素繊維紙を得た。さらに実施例1と同様にして、単位面積当たりの質量が82g/m、厚みが205μmであり、1.0MPaの荷重下における厚み方向の比抵抗が0.59Ω・cmの多孔質電極基材を得たが、荷重により座屈しやすく脆いものであった。
以上の炭素繊維紙および多孔質電極基材の物性を表1に示す。
[Comparative Example 4] (Comparative example using thermosetting phenol resin particles C)
Units were obtained in the same manner as in Example 1 except that the phenol resin particles were thermosetting phenol resin particles C (trade name: Marilyn FM-150, manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.) having an average particle size of about 150 μm. Carbon fiber paper having a mass per area of 137 g / m 2 was obtained. Further, in the same manner as in Example 1, the porous electrode substrate has a mass per unit area of 82 g / m 2 , a thickness of 205 μm, and a specific resistance in the thickness direction of 0.59 Ω · cm under a load of 1.0 MPa. However, it was brittle and easily buckled by the load.
Table 1 shows the physical properties of the carbon fiber paper and the porous electrode substrate.

Figure 0005226490
Figure 0005226490

実施例1〜8の炭素化して得られた多孔質電極基材は、厚み方向の比抵抗が低かった。   The porous electrode base materials obtained by carbonization of Examples 1 to 8 had a low specific resistance in the thickness direction.

本発明に係る多孔質電極基材は、特に燃料電池のガス拡散体として好適であるが、これに限らず、各種電池の電極基材などにも応用することができ、さらに、その応用範囲はこれらに限られるものではない。   The porous electrode substrate according to the present invention is particularly suitable as a gas diffuser for fuel cells, but is not limited to this, and can be applied to electrode substrates for various batteries. However, it is not limited to these.

実施例1で得られたシートの走査型電子顕微鏡による表面観察写真である。2 is a surface observation photograph of the sheet obtained in Example 1 with a scanning electron microscope. 実施例1で得られた多孔質電極基材の走査型電子顕微鏡による表面観察写真である。2 is a surface observation photograph of the porous electrode substrate obtained in Example 1 with a scanning electron microscope.

Claims (2)

以下の(A)〜(D)工程を順に行う多孔質電極基材の製造方法。
(A)以下の(1)〜(5)を分散抄紙し、抄紙体を得る工程;
(1)炭素短繊維100質量部
(2)バインダー短繊維25〜90質量部
(3)融点40〜80℃であるノボラック型フェノール樹脂からなる平均粒径10〜100μmであるフェノール樹脂粒子540〜720質量部
(4)ヘキサメチレンテトラミンからなる平均粒径10〜100μmである粒子60〜80質量部
(5)カナディアンフリーネスが340〜680ccであるポリエチレンパルプ300〜500質量部
(B)前記ノボラック型フェノール樹脂粒子は溶融するがポリエチレンパルプは溶融しない温度で前記抄紙体を加熱してノボラック型フェノール樹脂粒子を溶融し、ノボラック型フェノール樹脂でポリエチレンパルプがコーティングされた抄紙体を得る工程;
(C)ポリエチレンパルプを構成する樹脂のガラス転移点の温度以上に加熱するとともに加圧し、シート状物を得る工程;
(D)シート状物中のノボラック型フェノール樹脂を炭素化して、多孔質電極基材を得る工程
The manufacturing method of the porous electrode base material which performs the following (A)-(D) processes in order.
(A) The following (1) to (5) are subjected to dispersion papermaking to obtain a papermaking body;
(1) Carbon short fiber 100 parts by mass (2) Binder short fiber 25 to 90 parts by mass (3) Phenol resin particles 540 to 720 having an average particle diameter of 10 to 100 μm made of a novolac type phenol resin having a melting point of 40 to 80 ° C. (4) 60 to 80 parts by mass of particles having an average particle size of 10 to 100 μm made of hexamethylenetetramine (5) 300 to 500 parts by mass of polyethylene pulp having a Canadian freeness of 340 to 680 cc (B) The novolac type phenol resin Heating the paper body at a temperature at which the particles melt but the polyethylene pulp does not melt to melt the novolac phenol resin particles to obtain a paper body coated with polyethylene pulp with the novolac phenol resin;
(C) A step of heating and pressurizing to a temperature above the glass transition point of the resin constituting the polyethylene pulp to obtain a sheet-like material;
(D) Step of obtaining a porous electrode substrate by carbonizing the novolac type phenol resin in the sheet-like material
以下の(E)〜(H)工程を順に行う多孔質電極基材の製造方法。
(E)以下の(1)〜(5)を分散抄紙し、抄紙体を得る工程;
(1)炭素短繊維100質量部
(2)バインダー短繊維25〜90質量部
(3)融点40〜80℃であるノボラック型フェノール樹脂からなる平均粒径10〜100μmであるフェノール樹脂粒子300〜400質量部
(4)レゾール型フェノール樹脂からなる平均粒径10〜100μmであるフェノール樹脂粒子300〜400質量部
(5)カナディアンフリーネスが340〜680ccであるポリエチレンパルプ300〜500質量部
(F)前記ノボラック型フェノール樹脂粒子は溶融するがポリエチレンパルプは溶融しない温度で前記抄紙体を加熱してノボラック型フェノール樹脂粒子を溶融し、フェノール樹脂でポリエチレンパルプがコーティングされた抄紙体を得る工程;
(G)ポリエチレンパルプを構成する樹脂のガラス転移点の温度以上に加熱するとともに加圧し、シート状物を得る工程;
(H)シート状物中のフェノール樹脂を炭素化して、多孔質電極基材を得る工程
The manufacturing method of the porous electrode base material which performs the following (E)-(H) processes in order.
(E) The following steps (1) to (5) are used for dispersion papermaking to obtain a papermaking body;
(1) Carbon short fiber 100 parts by mass (2) Binder short fiber 25 to 90 parts by mass (3) Phenol resin particles 300 to 400 having an average particle diameter of 10 to 100 μm made of a novolac type phenol resin having a melting point of 40 to 80 ° C. (4) 300 to 400 parts by mass of phenol resin particles having an average particle size of 10 to 100 μm made of a resol type phenol resin (5) 300 to 500 parts by mass of polyethylene pulp having Canadian freeness of 340 to 680 cc (F) The novolak Heating the paper body at a temperature that melts the phenolic resin particles but not the polyethylene pulp to melt the novolac phenolic resin particles to obtain a paper body coated with polyethylene pulp with the phenolic resin;
(G) a step of heating and pressurizing to a temperature equal to or higher than the glass transition point of the resin constituting the polyethylene pulp to obtain a sheet-like material;
(H) A step of carbonizing the phenol resin in the sheet to obtain a porous electrode substrate
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