[發明專利]碳材料及其制造方法、電化學電池、減氧裝置和冰箱

無效

• 申請號: 201310566034.2
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103811773A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 內藤勝之;吉永典裕;真竹茂;赤坂芳浩
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王永紅

技術領域

本實施方式涉及碳材料及其制造方法、電化學電池、減氧裝置和冰箱。

背景技術

目前，公知的是用氮原子部分置換的碳材料成為燃料電池等的氧還原催化劑。其中，公知的是至少一部分含有納米殼結構的碳粒子，以纖維狀構成的碳催化劑。纖維狀有利于燃料的氣體及生成的水的擴散。但是，現有的維持纖維狀形態的碳催化劑的活性點少，因此存在不能引入充分的電流的問題。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：特開2009-208061號公報

發明內容

發明要解決的課題

因此，實施方式的發明是提供能夠導通大電流的碳材料。

用于解決課題的手段

實施方式的碳材料的特征在于，含有碳纖維，所述碳纖維具有柱狀結構，所述柱狀結構是由包括碳原子的一部分被氮原子置換了的結構的具有石墨烯骨架的碳化合物緊密地層疊而成，碳化合物的石墨烯骨架面相對于柱狀結構的柱軸方向以5度以上80度以下的角度傾斜。

附圖說明

圖1是實施方式的碳材料的概念圖；

圖2是實施方式的碳材料的放大概念圖；

圖3是包含實施方式的碳材料的原子結構的示意圖；

圖4是在正極或負極使用了實施方式的碳材料的電化學電池的概念圖；

圖5是實施方式的減氧裝置的概念圖；

圖6是實施方式的冰箱的概念圖；

圖7是實施例1的碳材料的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；

圖8是實施例1的碳材料的透射型電子顯微鏡(TEM)照片；

圖9是實施例1的碳材料其它部位的透射型電子顯微鏡(TEM)照片；

圖10是實施例1的碳材料的透射型電子顯微鏡(TEM)高倍率照片；

圖11是實施例1的碳材料其它部位的透射型電子顯微鏡(TEM)高倍率照片；

圖12是實施例1的碳材料另外其它部位的透射型電子顯微鏡(TEM)高倍率照片；

圖13是用于檢查碳材料的氧還原活性的裝置的示意圖；

圖14是實施例1和比較例1的碳材料的氧還原活性的測量曲線；

圖15是比較例1的碳材料的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片。

符號說明

10：柱狀結構體、11：石墨烯面、12：柱軸方向、13：柱狀面、21：單層石墨烯、22：磷化合物、23：金屬粒子或金屬離子、30：電化學電池、31：正極、32：電解質、33：負極、34：外部電路、40：減氧裝置、41：減氧容器、42：正極區域、43：負極室、50：冰箱、51：冷藏室(蔬菜室)、60：用于檢查氧還原活性的裝置、61：燒瓶、62：硫酸溶液、63：氧氣、64：旋轉圓盤狀玻碳電極、65：氧還原催化劑、66：碳配極、67：銀/氯化銀電極、68：電動機、69：恒電位儀、71：實施例1的碳材料的氧中的測量曲線、72：實施例1的碳材料的氮中的測量曲線、73：比較例1的碳材料的氧中的測量曲線、74：比較例1的碳材料的氮中的測量曲線

具體實施方式

以下，根據需要參照附圖說明實施方式。實施方式的碳材料優選含有具有包含碳原子的一部分被氮原子置換了的結構的具有石墨烯骨架的碳化合物緊密地層疊的柱狀結構的碳纖維，碳化合物的石墨烯骨架面相對于柱狀結構的柱軸方向以5度以上80度以下的角度傾斜。

本實施方式的碳材料10如圖1的概念圖所示，實施方式的碳材料具有碳化合物11層疊的柱狀結構體10。至少一部分碳化合物的石墨烯骨架的碳原子的一部分被氮原子置換，或碳原子與氧原子鍵合。符號13’表示放大柱狀結構體的側面區域13的概念圖。柱狀結構體的側面區域13’的碳化合物11的石墨烯骨架面(以下，簡稱為石墨烯面)的特征在于具有相對于柱軸方向12分布在5度～80度之間的角度傾斜的石墨烯面。以下將石墨烯面的符號也記為11。石墨烯面是圖1的概念圖中的符號11的線段，根據線段和相對于柱軸的角度可知石墨烯面相對于柱軸方向12的角度。作為具有柱狀結構體10的部件，可舉出碳纖維。